Как получить плазму в домашних условиях. Как сделать плазму

Укрощение плазмы, термоядерный синтез

Познавательно

При современном росте потребления энергии человечеству ненадолго хватит запасов угля, нефти, газа, урана — всего лишь на 100—200 лет. Вот почему ученые с таким энтузиазмом работают над новыми источниками энергии — управляемыми реакциями ядерного синтеза.

В одном литре воды содержится столько же энергии, сколько выделится при сжигании 400 л нефти. Но как добыть из воды это море энергии? Ученые отвечают: «c помощью реакции термоядерного синтеза».

В отличие от процесса ядерного деления, где энергия освобождается в результате расщепления тяжелых ядер на легкие осколки, при термоядерном синтезе происходит слияние легких ядер в более тяжелые. При этом выделяется огромное количество тепла. Реакции синтеза являются источником энергии в солнце и звездах.

Для практических целей наибольший интерес представляют реакции синтеза, которые могут быть осуществлены в смеси дейтерия с тритием или в чистом дейтерии, встречающемся непосредственно в природе в виде тяжелой воды в морях и океанах.

В генераторе, работающем на принципе термоядерного синтеза, необходимо нагреть дейтерий до температуры 300—400 млн. градусов, а смесь трития с дейтерием — до температуры 40—50 млн. градусов. Только при такой высокой температуре и достаточной плотности (1015 частиц в 1 см3) слияние ядер изотопов водорода будет происходить с интенсивностью, при которой выделившаяся энергия будет больше затраченной.

При высокой температуре дейтерий полностью разделен на положительно заряженные ионы и электроны, как говорят, ионизирован. Такое состояние вещества получило название высокотемпературной плазмы. Отдельные частицы плазмы движутся с огромными скоростями, превышающими 1 000 км/сек, оказывая большое давление на стенки сосуда. Только магнитное поле, силовые линии которого подобны упругим резиновым шнурам, способно противостоять давлению плазмы. Поэтому подбор конфигурации магнитного поля, изолирующего плазму от стенок, стал другой важной задачей при создании термоядерного генератора.

Раньше других были начаты исследования метода, основанного на так называемом пинч-эффекте, то есть сжатии газа под действием протекающего по нему тока. Такой метод казался наиболее простым и перспективным (см. «ЮТ» № 11 за 1958 г.).

Представим себе цилиндрическую камеру, в которую с торцов введены электроды. Если газ немного откачать из камеры, а на электроды подать высокое напряжение, то произойдет пробой, в газе потечет сильный ток. Газ ионизируется, образуя плазму, которая под действием собственного магнитного поля тока начнет стягиваться к оси камеры. Однако плазма, созданная в таком устройстве, каждый раз соприкасалась с электродами и охлаждалась. Тогда прямую трубку свернули в тор (см. вкладку II — III). Разреженный газ тора превратился во вторичную обмотку трансформатора. Когда в первичной обмотке пропускается ток большой силы, во вторичной обмотке возникает электродвижущая сила, вызывающая ток в газе. Плазма греется подобно металлу в индукционной печи, а магнитное поле тока плазмы стягивает ее в кольцо и изолирует от стенок.

Казалось, принципиальных осложнений нет: плазму можно создать, нагреть и термоизолировать. Но в первых же экспериментах плазма показала свой неспокойный характер. Из-за быстро развивающихся процессов неустойчивостей, получивших название «перетяжек» и «змей» (см. вкладку), она уходила с оси тора и касалась стенок камеры.

Именно неустойчивость плазмы стала камнем преткновения на пути к океану термоядерной энергии.

Причину ее возникновения можно объяснить следующим образом. Силовые линии магнитного поля тока можно представить как набор растянутых эластичных колечек, которые, во-первых, стремятся сократиться в диаметре и, во-вторых, расталкивают друг друга в продольном направлении. Сокращение колечек приводит к образованию перетяжек, а их взаимное расталкивание действует на шнур с током, как изгиб на сжатую пружину, которая, как известно, становится неустойчивой к изгибу.

Из рисунка на вкладке следует, что если в шнуре случайно возникает изгиб, то плотность силовых линий с внутренней стороны становится больше, чем снаружи. Изображенные стрелками магнитные силы стремятся увеличить изгиб еще больше.

Плазма дома.Каждый раз, когда говорят о плазме, поражает космический масштаб затронутой темы. Космические корабли с плазменными двигателями, океан плазменной энергии — вот области применения четвертого состояния вещества.

Ее получение и использование связывают обычно со сложными. хитроумными устройствами. Все это может создать впечатление, что само плазменное состояние есть нечто уникальное. стоящее на грани возможного

А между тем плазма присутствует в наших квартирах и приспособление, в котором она образуется, можно приобрести в любом универмаге. Речь идет о газосветных и люминесцентных лампах — как их называют, лампах дневного света.

свечение газосветной лампы вызывается электрическим разрядом, постоянно пробивающим ее сильно разреженную газовую атмосферу. Атомы газа, возбужденные разрядом, теряют часть своих электронов — так внутри трубки возникает смесь ионов и электронов, — другими словами, плазма.

Итак, чтобы получить плазму в домашних условиях, достаточно щелкнуть выключателем вашей лампы дневного света.

Исследования показали, что эти неустойчивости можно в значительной степени устранить, если стенки тора сделать из металла. Еще лучше действует ток, пропускаемый по обмоткам, навитым на камеру тора. Создаваемое при этом дополнительное магнитное поле, силовые линии которого параллельны стенкам тора, препятствуют возникновению нестабильностей. Если происходит перетяжка или изгиб шнура, то силовые линии дополнительного магнитного поля, подобно натянутым струнам, стремятся вернуться в прежнее положение и выпрямить шнур.

Свойство стабилизации плазменного шнура металлическим кожухом и дополнительным магнитным полем использовано в установке «Токомак», построенной в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова.

Сейчас исследуется возможность получения горячей плазмы в установках, называемых магнитными ловушками — ловушками с «магнитными пробками».

Такая ловушка обычно представляет собой прямую цилиндрическую камеру, из которой откачан воздух. На камеру надвинуты катушки, по которым течет электрический ток, создающий магнитное поле. Токовые обмотки сделаны так, что магнитное поле, слабое в центральной части, значительно возрастает к торцам трубы.

Торцовые участки поля и играют роль отражателей частиц — магнитных «пробок», или, как их еще называют, магнитных «зеркал». Внутри камеры создают плазму, частицы которой, двигаясь вдоль силовой линии из области слабого поля в область торца, испытывают действие силы, стремящейся отбросить их обратно.

На рисунке схематически изображен метод нагрева плазмы нарастающим магнитным полем.

Этот принцип используется в установке «Огра» — гигантской ловушке, построенной в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова. Диаметр камеры «Огры» 1 м 40 см, длина — 20 м. Силовые линии магнитного поля, в центральной области почти параллельные стенкам камеры, образуют магнитные «пробки» на торцах трубы. Внутрь ловушки с помощью инжектора впрыскиваются молекулярные ионы водорода (или дейтерия), предварительно разогнанные в специальном ускорителе. Попав в ловушку, молекулярный ион начинает двигаться по винтовой траектории к магнитной «пробке», отражается от нее, идет к другой магнитной «пробке», снова отражается и так долго колеблется в центральной области, пока снова не вернется к инжектору и не погибнет на его оболочке. Но на своем пути молекулярный ион может столкнуться с молекулами газа или с другими ионами. При этом он разваливается на нейтральный атом и атомарный ион. Нейтральный атом не испытывает воздействия магнитного поля и улетает на стенку камеры, а атомарный ион, вращаясь по спирали малого радиуса, захватывается в ловушку. Если инжекцию вести непрерывно, то можно накопить много атомарных ионов и создать высокотемпературную плазму.

Так же как и в тороидальных установках, плазма неспокойна и здесь. Она старается просочитъся сквозь силовые линии магнитного поля и уйти к стенкам вследствие «желобковой», или, как еще ее называют, «языковой» неустойчивости. Возник-

новение языковой неустойчивости плазмы связано с формой самого магнитного поля — ловушки. Напряженность магнитного поля нарастает в продольном направлении в обе стороны от центральной области, а в радиальном направлении поле спадает. Просачивание плазмы сквозь силовые линии магнитного поля происходит значительно легче по направлению ослабления поля. При этом образование «языков» связано с тем, что на поверхности плазмы происходит разделение зарядов. Электроны оказываются смещенными относительно ионов. Возникающее при этом электрическое поле заставляет частицы плазмы двигаться поперек силовых линии магнитного поля. Небольшой «язык» быстро растет, и плазма достигает стенки камеры. Поверхность плазмы может одновременно породить несколько таких «языков».

Но раз известна болезнь, то можно думать и о лекарстве. Вытекание плазмы значительно ослабляется, если и по радиусу поле сделать также нарастающим. Этого можно добиться, если вдоль камеры, на ее поверхности, поместить металлические стержни и пропускать по ним электрический ток. Известно, что магнитное поле тока растет при приближении к проводнику. Благодаря комбинации магнитного поля стержней с полем самой ловушки можно получить нарастание магнитного поля вдоль радиуса. Экспериментально показано, что в ловушке с такой конфигурацией магнитного поля образование «языков» на поверхности плазмы сильно затруднено и плазма удерживается более надежно.

Так, шаг за шагом, создаются все более сложные конфигурации магнитных полей, все труднее и труднее ручейкам плазмы расплескивать свою энергию на пути к человеку.

Н. БРЕВНОВ, научный сотрудник Института атомной энергии имени И. В. Курчатова

Ю Т, 1962г

Читайте также: Холодный ядерный синтез в... аквариуме

allpowr.su

Как получить плазму в домашних условиях — Elfterra.ru

Содержание статьи:

Что же происходит с веществом при нагревании? Если поднимать температуру твердого вещества -оно превратится в жидкость. Нагреем жидкость еще сильнее — она испарится и превратится в газ. Эти три состояния вещества всем известны.

При повышении температуры газа появляются признаки совершенно новых явлений. Нейтральные атомы теряют принадлежащие им электроны и превращаются в положительные ионы. Образуется газообразная смесь свободно движущихся положительных ионов, электронов и нейтральных атомов. Это новое состояние вещества называется плазмой. Чем выше температура, тем больше ионов и электронов в плазме, тем меньше остается в ней нейтральных атомов. Например, для водорода при температуре выше 10 000 К практически все атомы теряют принадлежащие им электроны и превращаются в ионы. Для разных веществ полная ионизация наступает при различных температурах.

Итак, плазма есть четвертое состояние вещества, соответствующее очень высоким температурам. А так как высокая температура является необходимым условием термоядерных реакций, то легко понять, что в термоядерном реакторе нам придется иметь дело именно с плазмой. Поэтому давайте познакомимся с нею поближе.

Плазма — наиболее распространенное в природе состояние вещества. Солнце и все звезды — это сгустки очень горячей плазмы. Наша Земля окружена плазменной оболочкой — ионосферой. За пределами ионосферы существуют так называемые радиационные пояса — области, где тоже присутствует плазма. Во всем пространстве Солнечной системы дуют создаваемые Солнцем плазменные ветры, иногда достаточно сильные. Когда интенсивность этих плазменных ветров очень велика, они, как и радиационные пояса, представляют серьезную угрозу для космонавтов. В состав солнечных плазменных ветров и радиационных поясов Земли входят быстрые частицы, которые могут разрушать клетки человеческого организма. На Земле мы встречаемся с плазмой в различных формах электрических разрядов: это электрическая дуга, искра, молния или нарядно окрашенные разряды в разноцветных рекламных трубках.

Для получения плазмы нужно сильно нагреть вещество. Именно благодаря высокой температуре звёзды и Солнце представляют собой практически полностью ионизированную плазму. Но на Земле обычно получают плазму не путем нагрева вещества, а с помощью электрических разрядов. Если поместить в сосуд с газом металлические электроды и создать между ними достаточно высокое напряжение, происходит электрический разряд. В газе всегда присутствует небольшое количество свободных электронов. Под действием приложенного электрического поля они разгоняются и ионизируют нейтральные атомы газа. В результате ионизации высвобождаются новые электроны, которые тоже ускоряются электрическим полем и ионизируют новые атомы. Процесс ионизации разрастается лавинообразно.

Дуговой плазменный разряд Можно получить прямо в воздухе. Однако плазму с определенными, нужными нам свойствами мы создаем в герметичных установках. Это позволяет получить плазму необходимого состава, предохранить ее от смешивания с атомами различных газов, из которых состоит воздух.

Самое загадочное в нашем Мире, это электричество, и какую бы теорию к нему не подводили бы «наши» учёные, она не будет отвечать на все наши вопросы об электричестве. Видя это, я стал собирать сведения об электричестве и факты, коим был свидетелем я сам, наряду с другими. Обладая уникальным зрением, позволяющим мне видеть то, чего не видят не обладающие таким зрением, я решил — кому как не мне раскрыть тайну электричества, ибо я вижу незримое для других. И раскрыл. Стоит заметить, что на это открытие у меня ушло много лет наблюдений. Но я не буду описывать всё то, что собрал для себя я в виде фактов за все эти годы. Изображу здесь только последние мои наблюдения, и их будет вполне достаточно, чтобы полностью показать природу электричества.

Поставив перед собой цель создать устройство добычи электричества из пространства, я обратился к информации в интернете по этому поводу. Её я конечно не нашёл, но нашёл много чего интересного. Например, катушки Тесла. Прочитав об уникальности его изделий, я понял, что смогу добыть электричество из пространства, и, надо сказать, добыл.

Для этого, как я решил для себя, наилучшим средством станут катушки Тесла. Чтобы понять, что происходит в них, я изготовил из медной проволоки разомкнутое кольцо, один конец которого расположил над другим, как идею продолжения намотки. Взяв в руки это кольцо, я стал рассматривать, что происходит в нём и вокруг него. И вот что я увидел. Если повернуть кольцо так, чтобы оно выражало идею намотки против хода часов, то на внешнем конце кольца я вижу огненный шарик золотого цвета диаметром в три раза превышающим диаметр проволоки. Он виден отчётливо. От этого шарика вдоль всего проводника отходит огненное повторение проводника, заключающее его в себя и по диаметру превышающее его, как и шарик, в три раза. Огненный шарик значительно ярче и плотнее огненного повторения проводника. Посмотрев на внутренний конец кольца, я увидел огненное продолжение проводника, изгибающееся по форме намотки и по диаметру равное диаметру проводника. Это огненное повторение проводника, по своей яркости свечения, соответствовало интенсивности свечения огненного шарика на другом конце проводника. Наблюдая за всей этой картиной, я определил — шарик пульсирует, и, во время его импульса внутрь, огненное продолжение проводника удлиняется. Вместе с этим я увидел, как из пространства в огненный шарик попадает всевозможный чужеродный мусор в виде крошечных ингредиентов чужеродных веществ. Эти чужеродные вещества, попадая в огненный шарик, сгорают в нём без дыма, то есть они попросту тают, уменьшаясь и исчезая бесследно в огне.

Когда я поворачивал это кольцо верхним концом в обратную сторону, как идею намотки по ходу часов, то созерцаемая мною картина изменялась и блекла — шарик исчезал, огненное повторение проводника блекло, а огненное продолжение проводника исчезало.

Анализируя ту и эту картину, я понял, что для добычи электричества нужна катушка с обмоткой в направлении против хода часов. Но этого мало. Нужно изготовить бифилярную катушку, и выводы её нужно соединить так — конец с началом и начало с концом. Замерив мультиметром показания, я убедился — тока нет! Но всячески обкатывая эту катушку, я убедился — по всем параметрам она лучше всех других. Кроме этих замеров я отчётливо видел, что эта катушка вся пропитана огнём, охвачена им, а другие нет. И я видел, что эта катушка концентрирует вокруг себя огонь в шар, и диаметр его в три раза превосходит размер катушки, и он пульсирует, и, в момент пульсации его внутрь, из выводов катушки вырываются огненные лучи, но за пределы шара они не выходят.

Здесь я должен сделать отступление в сторону выяснения — что есть что. Наука говорит — «есть четыре состояния вещества — твёрдое, жидкое, газообразное, плазмоическое». По этому поводу я говорю — дудки. Таким способом плазму не иметь, хоть такамаком бей по такамаку, ибо при переходе расплавленного металла в газообразное состояние, он гибнет; и при переходе жидкости в газообразное состояние, она гибнет; и если газ, разогревая, переводить в более энергоёмкое состояние, он гибнет. Всё это было доказано неоднократно в такамаке, и высокотемпературную плазму никогда никому не удастся добыть. Но есть другая плазма — холодная, о которой я говорил выше. Её можно концентрировать до состояния зримости даже слепыми. Опровергая науку, я заявляю — нужно говорить не о состоянии вещества, но о видах веществ: — есть разновидность веществ — твёрдые, жидкие, газообразные и плазматические.

Тот огонь, который я вижу на проводнике и есть истинная плазма. Шарик этого огня есть гравитон, свет его — резон, поток из проводника — карион, поток над проводником — метагон.

Но продолжим моё повествование по поиску добычи электричества из пространства. Я убедился, что одной катушки для добычи электричества не достаточно. Катушка может быть резонатором, но не генератором, а чтобы резонатор стал генератором, нужен вибратор. Им может оказаться конденсатор нужной конструкции. Какой?

Наблюдая за происходящим в катушке, я увидел, что кроме огня в ней есть ещё и подобие огня — субстанция. Огонь в катушке неподвижен, а субстанция непрерывно пребывает в движении. Она вращается в катушке и вокруг неё всегда в горизонтальной плоскости и всегда в направлении против хода часов, независимо от расположения катушки в пространстве. Это движение субстанции красноречиво говорило мне — конденсатор должен быть плоским, дисковым. Я произвёл расчеты размеров его, исходя из минимальных размеров генератора гравитационных волн — 3 мм. Расчеты показали, что размер дисков конденсатора должен быть 200 мм. Так я изготовил на скорую руку две обкладки конденсатора из листового алюминия 0,25 мм, диаметром 200 мм. Диэлектриком между ними стал лист простой писчей бумаги. Всё это я склеил обувным клеем. Конденсатор и катушку я соединил последовательно. Замерил на мультиметре. Ток есть! — 0,12 вольта! Это успех. Да ещё какой. С первого раза, ва-банк, и выигрыш. Началась обкатка. Последовательно в цепь, в качестве нагрузки, я подцепил реостат в 10 килоом. И так двигал рычажок его, и эдак — показания стабильные — 0,12 вольта. КПД выше 100! А это уже сверхпроводимость .

Не буду описывать всех экспериментов в этой моей кухне. Опишу выводы. Я изготовил несколько таких конденсаторов — диаметром 200 мм, 100 мм, 400 мм. Зазор между обкладками также делал различный. Выяснилось — предел добываемых вольтов — 0,12 вольта. Меньших размеров конденсаторы дают меньшее напряжение, и увеличение расстояния между пластинами даёт меньшее напряжение, но и увеличение размеров дисков конденсатора даёт меньшее напряжение. И только лишь первый вариант конденсатора даёт 0,12 вольта.

Начались поиски способа увеличения напряжения. Перепробовал всё! Безуспешно. Но зато раскрыл природу электричества. И вот как. Как-то читая какую-то галиматью, я выхватил фразу — «Бытие должно быть замкнуто на самое себя, а иначе это не бытие». Меня осенило! Да это же о моём кондюке речь! Я взял мою установку, отцепил от кондюка катушку. Отбросил её прочь. Сделал замеры на кондюке. 0,12 вольта! Кондюк без катушки даёт ток в 0,75 микроампер и напряжением в 0,12 вольта! Я вновь подцепил в цепь реостат 10 килоом. Показания не изменились. И я ещё сделал несколько кондюков. Соединял их так и эдак. Либо 0, либо 0,02, но не 0,12. Как бред какой-то! И тогда я закоротил один кондюк — «Бытие должно быть замкнуто на самое себя, но не на иное, иначе это не бытие». Когда я замкнул один кондюк, то в пространстве произошли изменения — там и сям появились некие протяжённости воспламенения. Я отчётливо увидел, что в пространстве находится некая плёнка, и она угодила как раз между обкладок конденсатора. При замыкании клемм конденсатора, эта плёнка осветилась внутренним светом, и я стал отчётливо видеть её. Она имеет огромную протяжённость во все стороны, располагается в пространстве горизонтально, и почему-то угодила между обкладок моего конденсатора. Я разомкнул клеммы и подцепил мультиметр. Кроме нолей я ничего на нём не увидел. Но вот плёнка стала распадаться, и я увидел, что её место занимает другая, точно такая же, но черновато-бурого цвета. Как только она угодила между обкладок конденсатора, так сразу же на табло мультиметра появилась первая цифра. Эта плёнка просочилась сквозь конденсатор по направлению к земле, и её место заняла другая. Вместе с этим на табло мультиметра показания увеличились, и они увеличивались с каждым прохождением каждой новой плёнки через него. Когда заряд достиг отметки 0,12 в, прохождение всё новых и новых плёнок через конденсатор не увеличило это показание. Я вновь подцепил реостат. Я увидел, что плёнки проходят и через него. Поэтому, двигая его рычажок, показания не изменяются. Эти плёнки, проходят сквозь всё, существующее в нашем Мире, и оставляют на всех предметах черновато-бурый мусор в виде клубящейся в пространстве взвеси. Эта взвесь пропитывает собою все предметы нашего Мира. Эта взвесь и есть так называемое статическое электричество. При нарушении его стабильности и организованности, оно вспыхивает огнём, по цвету напоминающим пламя свечи. Что может наблюдать любой, желающий наблюдать.

Я замкнул один кондюк — «Бытие должно быть замкнуто на самое себя», и оставил его в замкнутом состоянии на всю ночь. Другие кондюки оставил разомкнутыми. В эту ночь спалось безмятежнее, нежели в иные. Наутро я взял все кондюки, и стал делать замеры. Замеры показали сплошные нули. Электричества нет! Я взял замкнутый кондюк, и разомкнул его. Вместе с этим в пространстве произошли изменения — невесть откуда отовсюду посыпалась мука цвета золы. Я заметил приблизительный радиус замучнения пространства — примерно 20 метров. Этот кондюк я тоже подцепил к мультиметру. Как и следовало ожидать — на табло нули. Электричества нет! Но я, не отключая мультиметра, терпеливо жду. И дождался. Вижу — ползёт измученный бес и тащит обрывок плёнки черновато-бурого цвета к моему кондюку. Я его конечно ни о чём не спрашиваю, но он, подлюка, говорит мне — «твой, этот самый кондюк, жрать горазд. За ночь в небе пузырь выгрыз. Замучил всё наше племя — орёт и орёт всю ночь — «жрать хочу!» Нам пришлось всю ночь, вместо того, чтобы тебе сны показывать, его, подлюку, ублажать. Загонял нас в укорень, не одного сожрал, и много наших возлюбленных небес съел, подлый, и вот опять, мерзавец, просит». Говорит он мне так, а сам, еле живой, в кондюк мой плёнку суёт. И как только она попала между пластин конденсатора, так сразу же мультиметр дал показания. За этим бесом конечно следующие последовали. Вот такая проза с электричеством.

Особо сильно эта плёнка захватывается во вращающиеся предметы. Вот такова природа электричества, и не грех всю эту погань сжечь, чем и занимается весь наш Мир, и я в этом отстать не хочу.

К этому следует добавить — если такой кондюк закоротить и подвесить в комнате у больного, то болезни быстренько перегорят между пластин его на огне гравитации, и больной выздоровеет. Точно так можно запросто продлить жизнь. Только нужно не забывать на пару часов каждый день размыкать его клеммы. Для оздоровления наилучший диаметр дисков конденсатора нужно делать 300 мм.

Укрощение плазмы, термоядерный синтез

В генераторе, работающем на принципе термоядерного синтеза, необходимо нагреть дейтерий до температуры 300—400 млн. градусов, а смесь трития с дейтерием — до температуры 40—50 млн. градусов. Только при такой высокой температуре и достаточной плотности (10 15 частиц в 1 см 3 ) слияние ядер изотопов водорода будет происходить с интенсивностью, при которой выделившаяся энергия будет больше затраченной.

Именно неустойчивость плазмы стала камнем преткновения на пути к океану термоядерной энергии.

Каждый раз, когда говорят о плазме, поражает космический масштаб затронутой темы. Космические корабли с плазменными двигателями, океан плазменной энергии — вот области применения четвертого состояния вещества.

На рисунке схематически изображен метод нагрева плазмы нарастающим магнитным полем.

Н . БРЕВНОВ, научный сотрудник Института атомной энергии имени И . В. Курчатова

elfterra.ru

Плазматрон, плазменная технология — Юнциклопедия

Если твердое вещество сильно нагреть, оно превратится в жидкость. Если поднять температуру еще выше — жидкость испарится и превратится в газ.

Схема плазменного генератора — плазматрона.

Но что произойдет, если продолжать увеличивать температуру? Атомы вещества начнут терять свои электроны, превращаясь в положительные ионы. Вместо газа образуется газообразная смесь, состоящая из свободно движущихся электронов, ионов и нейтральных атомов. Она называется плазмой.

В наше время плазма находит широкое применение в самых разных областях науки и техники: для термической обработки металлов, нанесения на них различных покрытий, плавки и других металлургических операций. В последнее время плазму стали широко использовать химики. Они выяснили, что в струе плазмы сильно увеличивается скорость и эффективность многих химических реакций. Например, вводя в струю водородной плазмы метан, можно превратить его в очень ценный ацетилен. Или разложить пары нефти на ряд органических соединений — этилен, пропилен и другие, которые служат в дальнейшем важным сырьем для получения различных полимерных материалов.

Как создать плазму? Для этой цели и служит плазматрон, или плазменный генератор. Если поместить в сосуд с газом металлические электроды и приложить к ним высокое напряжение, произойдет электрический разряд. В газе всегда имеются свободные электроны (см. Электрический ток). Под действием электрического поля они разгоняются и, сталкиваясь с нейтральными атомами газа, выбивают из них электроны и образуют электрически заряженные частицы — ионы, т. е. ионизируют атомы. Освободившиеся электроны тоже ускоряются электрическим полем и ионизируют новые атомы, еще увеличивая количество свободных электронов и ионов. Процесс развивается лавинообразно, атомы вещества очень быстро ионизируются, и вещество превращается в плазму.

Этот процесс происходит в дуговом плазматроне. Высокое напряжение создается в нем между катодом и анодом, в качестве которого может служить, например, металл, подвергаемый обработке с помощью плазмы. В пространство разрядной камеры подается плазмообразующее вещество, чаще всего газ — воздух, азот, аргон, водород, метан, кислород и т. д. Под действием высокого напряжения в газе возникает разряд, и между катодом и анодом образуется плазменная дуга. Чтобы избежать перегрева стенок разрядной камеры, их охлаждают водой. Устройства такого типа называют плазматронами с внешней плазменной дугой. Применяются они для резки, сварки, расплавления металлов и др.

Несколько иначе устроен плазматрон для создания плазменной струи (см. рис.). Плазмообразующий газ с большой скоростью продувается через систему спиральных каналов и «поджигается» в пространстве между катодом и стенками разрядной камеры, которые являются анодом. Плазма, закрученная благодаря спиральным каналам в плотную струю, выбрасывается из сопла, причем её скорость может достигать от 1 до 10 000 м/с. «Отжать» плазму от стенок камеры и сделать её струю более плотной помогает магнитное поле, которое создается соленоидом, или катушкой индуктивности. Температура струи плазмы на выходе из сопла — от 3000 до 25 000 К. Вглядитесь еще раз в этот рисунок. Не напоминает ли он вам что‑то очень хорошо известное?

Конечно, это реактивный двигатель. Тягу в реактивном двигателе создает струя горячих газов, выбрасываемых с большой скоростью из сопла. Чем больше скорость, тем больше тяга. А чем хуже плазма? Скорость у струи вполне подходящая — до 10 км/с. А с помощью специальных электрических полей плазму можно ускорить еще больше — до 100 км/с. Это примерно в 100 раз больше скорости газов в существующих реактивных двигателях. Значит, и тяга у плазменных или электрореактивных двигателей может быть больше, расход топлива можно будет намного уменьшить. Первые образцы плазменных двигателей уже испытаны в космосе.

yunc.org

Плазморез своими руками из инверторной сварки

Резка листового металла плазмой обычно применяется на крупных производствах для изготовления сложных по конфигурации деталей. Резать на промышленных станках можно любые металлы — сталь обычную и нержавеющую, алюминий, медь, латунь, сверхтвердые сплавы. Плазморез своими руками сделать тоже можно, причем вполне работоспособную конструкцию, правда с несколько ограниченными возможностями.

Для крупносерийного производства она будет непригодна, но вырезать несколько деталей в слесарной мастерской, металлообрабатывающем цехе или в домашних условиях, в гараже, например, всегда получится. При этом по сложности конфигурации и твердости обрабатываемого металла ограничений практически нет. Ограничения касаются толщины металла, размеров листа и скорости резания.

Что нужно для плазмореза

Проще всего построить плазменный аппарат для резки на базе инверторного сварочного аппарата. Плазморез своими руками из инвертора отличается относительно простой конструкцией, работоспособностью, доступностью основных узлов и деталей. Которые нет возможности купить, можно сделать самостоятельно в условиях мастерской средней оснащенности оборудованием.

Самодельный аппарат плазменной резки не оборудуется ЧПУ — в этом его недостаток и преимущество. Недостаток состоит в том, что сложно изготовить две абсолютно точные детали при управлении вручную. Даже мелкие серии заготовок будут в чем-то отличаться.

Преимущество же состоит в том, что один из самых дорогостоящих узлов не придется покупать. Сделать его под силу не каждому инженеру высшей квалификации, а собирать из готовых узлов — то же, что покупать новое устройство. Для мобильного резака ЧПУ не нужно, в силу других задач, которые он выполняет.

Главными составными частями самодельного плазмореза являются:

источник постоянного тока;
плазмотрон;
осциллятор
компрессор или баллон со сжатым газом;
шланги подключения;
кабеля питания.

Как видно, ничего особо сложного в состав аппарата не входит. Но сложности начинаются при ближайшем рассмотрении характеристик того или иного узла.

Источник тока

Особенности плазменной резки требуют, чтобы сила тока находилась по меньшей мере на уровне сварочного аппарата средней мощности. Такой ток вырабатывается обычным сварочным трансформатором и инверторным аппаратом. В первом случае установка получится условно мобильной — большой вес и габариты трансформатора затруднит ее перемещение. В сочетании с баллоном для сжатого газа или компрессором система получится довольно громоздкой.

Кроме того, трансформаторы отличаются невысоким КПД, что приведет к повышенному расходу электроэнергии при резке металла. Схема с использованием инвертора несколько проще и удобнее в эксплуатации, как и выгоднее по затратам энергии. Из сварочного инвертора получится довольно компактный плазморез, который без труда справиться с резкой металла толщиной до 25-30 мм. Именно для таких толщин применяются и промышленные установки. Плазменный резак на трансформаторе сможет обрабатывать более толстые заготовки, но это требуется реже. Все преимущества плазменной резки проявляются именно на тонких и сверхтонких листах. Это:

точность линии;
гладкость кромок;
отсутствие брызг металла;
нет перегретых зон вблизи места взаимодействия дуги и металла.

Самодельный плазморез собирается на базе любого инверторного аппарата для сварки. Количество режимов работы не имеет значения — нужен только постоянный ток силой более 30А.

Плазмотрон

Второй по важности элемент плазмореза. Рассмотрим коротко принцип его работы. Плазменный резак состоит из двух электродов, один из которых, основной, сделан из тугоплавкого металла, вторым является сопло. Обычно его делают из меди. Катодом служит основной электрод, анодом сопло, а при работе — обрабатываемая токопроводящая деталь.

В данном случае мы рассматриваем плазмотрон прямого действия для резки металлов. Дуга возникает между резаком и обрабатываемой деталью. Существуют еще плазмотроны косвенного действия, которые режут плазменной струей, но о них будет сказано ниже. Плазморез из инвертора рассчитан на прямое действие.

Кроме электрода и сопла, которые являются расходными материалами и могут заменяться по мере износа, в корпусе плазмотрона есть изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы и небольшая камера, в которой подаваемый газ завихрятся. В сопле конической или полусферической сделано тонкое отверстие, сквозь которое вырывается раскаленный до температуры 5000-3000 0С газ.

Плазмотрон прямого действия

Подается в камеру газ из баллона или от компрессора по шлангу, совмещенному с кабелями питания, которые образуют шлангово-кабельный пакет. Они соединены в одном изоляционном рукаве, или соединены в виде жгута. Газ поступает в камеру через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку вихревой камеры, которая нужна, чтобы рабочая среда перемещалась только в одну сторону.

Как работает плазмотрон

Газ, поступая под давлением в пространство между соплом (анодом) и электродом (катодом) спокойно проходит в рабочее отверстие и уходит в атмосферу. При включении осциллятора, устройства вырабатывающего импульсный высокочастотный ток, между электродами возникает дуга, которая называется предварительной и нагревает газ, находящийся в ограниченном пространстве камеры сгорания. Температура нагрева столь высока, что он переходит в другой вид физического состояния — плазму.

Этот вид материального состояния отличается тем, что практически все атомы ионизированы, то есть электрически заряженные. Кроме того, давление в камере резко возрастает и газ вырывается наружу в виде раскаленной струи. При поднесении плазмотрона к детали, возникает вторая дуга, более мощная. Если сила тока от осциллятора равна 30-60 А, то рабочая дуга возникает при 180-200 А.

Эта дуга дополнительно разогревает газ, которые разгоняется под действием электрических сил до чрезвычайно высокой скорости — до 1500 м/с. Комбинированное действие высокой температуры плазмы и скорости движения разрезает металл по очень тонкой линии. Толщина разреза зависит от свойств сопла.

По-другому работает плазмотрон косвенного действия, в нем в качестве основного анода выступает сопло. Из резака вырывается не дуга, а поток плазмы — струя, которая и режет не токопроводящие вещества. Оборудование-самоделка с такими плазмотронами работает очень редко.

Из–за сложности устройства плазмотрона и тончайших настроек изготовить его практически невозможно самостоятельно, несмотря на простые чертежи, которые есть в интернете. Он работает под высокими давлениями и температурами и становится попросту опасным, если что-то сделать не так. Плазморез по чертежам своими руками можно собрать из готовых деталей, которые продаются в магазинах сварочного оборудования. Но, как и большинство машин и механизмов, сборка из комплектующих стоит дороже, чем готовый резак в сборе.

Осциллятор

Это своеобразный стартер, служащий для запуска предварительной дуги. Для разбирающихся в электронике схема его несложна. Функциональная схема выглядит так:

Функциональная схема осциллятора

А электрическая примерно так (один из вариантов):

Электрическая схема осциллятора

Как выглядит и работает самодельный осциллятор видно на видео. Если сборкой электросхем и поиском деталей нет времени заниматься, воспользуйтесь осцилляторами заводского изготовления, например ВСД-02. Его характеристики лучше всего подходят для работы с инвертором. Подсоединяется осциллятор в схему питания плазмотрона параллельно или последовательно, в зависимости от требований инструкции конкретного прибора.

Рабочий газ

Перед тем, как сделать плазморез, следует очертить предварительную сферу его применения. Если вы собираетесь работать только с черными металлами, то обойтись можно только компрессором. Для меди, титана и латуни потребуется азот, а резка алюминия происходит в смеси азота с водородом. Высоколегированные стали режутся в аргоновой атмосфере. В этом случае аппарат рассчитывается еще и под сжатый газ.

Сборка устройства

Ввиду достаточной сложности и многочисленности компонентов аппарата плазменной резки, его трудно разместить в переносном корпусе или ящике. Лучше всего использовать складскую тележку для перевозки товаров. На ней можно компактно расположить инвертор, баллоны или компрессор, кабельно-шланговую группу. В пределах цеха или мастерской перемещать их очень легко. Если потребуется выезд на другой объект, то все можно загрузить в прицеп легкового автомобиля.

wikimetall.ru

Как сделать плазму в микроволновке?

Плазма, это высокоионизированный газ, четвртое состояние вещества. В состоянии плазмы могут находиться все элементы таблицы Менделеева, так же в состоянии плазмы находится практически вся видимая вселенная, т. к. звзды состоят из плазмы. Плазму можно наблюдать в лампах дневного света, лампах неоновой рекламы, плазменных экранах, ксеноновых лампах, фотовспышках. здесь плазма выступает как источник света. плазму можно наблюдать также в сварочных аппаратах, лазерных фокусах, плазмотронах, и приодных явлениях таких как молния, шаровая молния, огни Святого Эльма, Северное сияние. Из плазмы в настоящее время пытаются получить энергию в термоядерных реакторах, используя эффект магнитного сжатия или разогрева методом инжекции в плазму высокоэнергичных частиц. самые распространнные камеры: Токамак, Стеллатор, пробкотрон (одна из первых камер, где удалось получить плотную долгоживущую плазму) , сюда же можно добавить метод плазменного фокуса. Самый простой способ получения плазмы : Берм конденсатор металлобумажный или плночный от 1й микрофарады и выше, диод на 1000в любой и двухвватное сопротивление на 200 Ом соединяем последовательно. провода подключаем к цепочке и конденсатору отдельно. вс изолируем. Внимание! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ! 🙂 Подключаем на секунду в розетку провода от цепочки, после этого провода от конденсатора прикасаем к любой металлической поверхности и получаем плазму из газов воздуха и паров металлов проводов и поверхности металла, к которому мы прикоснулись. При этом чем выше мкость конденсатора, тем ярче будет вспышка, и громче хлопок. Если удастся раздобыть неоновый трансформатор, то подключив провода к V образно расходящимся проволочкам можно наблюдать бегущую снизу вверх плазму. она будет светиться и гудеть. ВО ВКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ РУКАМИ НЕ ТРОГАТЬ! 🙂 Так что в общем не советую... ) На youtube можно найти множество видео на тему "как сделать плазму в микроволновке". Люди помещают туда спички, фольгу, разрезанные виноградины. В результате наблюдаются вспышки и взрывы с последствиями разной степени тяжести. А на этом видео показано, как сделать красивую яркую плазму, но чтоб ничего при этом не взрывалось.
А нафига? Свечку зажги - вот тебе и плазма.

4u-pro.ru

Как сделать плазму в микроволновке?

Плазма, это высокоионизированный газ, четвёртое состояние вещества. В состоянии плазмы могут находиться все элементы таблицы Менделеева, так же в состоянии плазмы находится практически вся видимая вселенная, т. к. звёзды состоят из плазмы. Плазму можно наблюдать в лампах дневного света, лампах неоновой рекламы, плазменных экранах, ксеноновых лампах, фотовспышках. здесь плазма выступает как источник света. плазму можно наблюдать также в сварочных аппаратах, лазерных фокусах, плазмотронах, и приодных явлениях таких как молния, шаровая молния, огни Святого Эльма, Северное сияние. Из плазмы в настоящее время пытаются получить энергию в термоядерных реакторах, используя эффект магнитного сжатия или разогрева методом инжекции в плазму высокоэнергичных частиц. самые распространённые камеры: Токамак, Стеллатор, пробкотрон (одна из первых камер, где удалось получить плотную долгоживущую плазму) , сюда же можно добавить метод плазменного фокуса. Самый простой способ получения плазмы : Берём конденсатор металлобумажный или плёночный от 1й микрофарады и выше, диод на 1000в любой и двухвватное сопротивление на 200 Ом соединяем последовательно. провода подключаем к цепочке и конденсатору отдельно. всё изолируем. Внимание! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ! :) Подключаем на секунду в розетку провода от цепочки, после этого провода от конденсатора прикасаем к любой металлической поверхности и получаем плазму из газов воздуха и паров металлов проводов и поверхности металла, к которому мы прикоснулись. При этом чем выше ёмкость конденсатора, тем ярче будет вспышка, и громче хлопок. Если удастся раздобыть неоновый трансформатор, то подключив провода к V образно расходящимся проволочкам можно наблюдать бегущую снизу вверх плазму. она будет светиться и гудеть. ВО ВКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ РУКАМИ НЕ ТРОГАТЬ! :) Так что в общем не советую... ) На youtube можно найти множество видео на тему "как сделать плазму в микроволновке". Люди помещают туда спички, фольгу, разрезанные виноградины. В результате наблюдаются вспышки и взрывы с последствиями разной степени тяжести. А на этом видео показано, как сделать красивую яркую плазму, но чтоб ничего при этом не взрывалось.

А нафига? Свечку зажги - вот тебе и плазма.

touch.otvet.mail.ru

Каким образом делают плазму, из какого газа, и можно ли сделать её в домашних условиях (подскажите если знаете как)?

В домашних условиях плазму можно получить, если поставить в микроволновку зажженную свечу. Единственная проблема в том, что плазма - крайне нестабильное состояние вещества, и для её удержания нужно сильное магнитное поле. И вообще, зачем кому-то нужна плазма в домашних условиях?

Плазма это состояние вещества. Любого. По этому добейся газообразного состояния вещества, а затем надо сообщить достаточное количество энергии, что б газ ионизировался

Плазма, это высокоионизированный газ, четвёртое состояние вещества. В состоянии плазмы могут находиться все элементы таблицы Менделеева, скажу больше, в состоянии плазмы находится практически вся видимая вселенная, т. к. звёзды состоят из плазмы. Плазму можно наблюдать в лампах дневного света, лампах неоновой рекламы, плазменных экранах, ксеноновых лампах, фотовспышках. здесь плазма выступает как источник света. плазму можно наблюдать также в сварочных аппаратах, Лазерных фокусах, плазмотронах, и приодных явлениях таких как молния, шаровая молния, огни Святого Эльма, Северное сияние. Из плазмы в настоящее время пытаются получить энергию в термоядерных реакторах, используя эффект магнитного сжатия или разогрева методом инжекции в плазму высокоэнергичных частиц. самые распространённые камеры: Токамак, Стеллатор, пробкотрон (одна из первых камер, где удалось получить плотную долгоживущую плазму) , сюда же можно добавить метод плазменного фокуса. Самый простой способ получения плазмы : Берём конденсатор металлобумажный или плёночный от 1й микрофарады и выше, диод на 1000в любой и двухвватное сопротивление на 200 Ом соединяем последовательно. провода подключаем к цепочке и конденсатору отдельно. всё изолируем. Внимание! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ! :) Подключаем на секунду в розетку провода от цепочки, после этого провода от конденсатора прикасаем к любой металлической поверхности и получаем плазму из газов воздуха и паров металлов проводов и поверхности металла, к которому мы прикоснулись. При этом чем выше ёмкость конденсатора, тем ярче будет вспышка, и громче хлопок. Если удастся раздобыть неоновый трансформатор, то подключив провода к V образно расходящимся проволочкам можно наблюдать бегущую снизу вверх плазму. она будет светиться и гудеть. ВО ВКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ РУКАМИ НЕ ТРОГАТЬ! :) Увлекательных Экспериментов!...

чиркните спичку, огонь и есть плазма если интересно в учебнике по физике описывается опыт: собирается контур из батарейки, амперметра и в нем создается разрыв - ток естественно не течет потом в разрыв помещаем плазму (огонь от свечки, зажигалки и т. д. ) - ток начинает течь по контуру

Serge видимо 6 лет института по специальности физика плазмы Вы или спали, или прогуливали, потому что Ваш ответ "чиркните спичку, огонь и есть плазма" не является верным, горение это химическая реакция с огромным выделением тепла например в виде огня, она плазмой не является, а вот например на солнце наоборот происходит термоядерный синтез это как раз плазма, а не огонь

touch.otvet.mail.ru