 |
2. Основная часть. 2.1. Назначение прибора. 2.2. Изготовление прибора. Задающий генератор. Высоковольтный трансформатор. 2.3. Общий вид прибора
|
|
|
|
2. Основная часть
2. 1. Назначение прибора.
Демонстрация дугового разряда и взаимодействие его с конвекционными потоками воздуха.
Лестница Иакова — устройство для демонстрации некоторых свойств электрической дуги. Обычно состоит из V – образных электродов, к которым подсоединен источник высокого напряжения. В начальный момент времени между двумя наиболее близкими точками на электродах возникает электрическая дуга (Рис 1). Так как она выделяет тепло, то под действие силы Архимеда ионизированный газ начинает подниматься вверх (Рис 2). Туда же смещается и зона разряда. Когда мощности источника тока уже не достаточно для подержания такой длинной дуги, она рвется и гаснет (Рис 3). Потом процесс повторяется. Сам процесс довольно зрелищен. И при демонстрации быстро становиться ясно, откуда дуговой разряд получил свое название (под действием Архимедовой силы разряд принимает форму дуги).
2. 2. Изготовление прибора
Принципиальная электрическая схема прибора
Установка состоит из трех частей:
1) Задающая часть
2) Высоковольтный трансформатор
3) Сама лестница
Задающий генератор
Простой обратноходовый преобразователь (флайбэк) UC3845 - высококачественный ШИМ контроллер, максимальная рабочая частота до 1 МГц. Внутри микросхемы встроен дополнительный усилительный каскад, а это значит, что выходной сигнал предварительно усиливать не обязательно. Схема не первой свежести, но была переделана с целями увеличения рабочей частоты преобразователя, также поправлены ошибки, в частности сигнал от микросхемы на транзистор подается через ограничительный резистор на 10 Ом, это снимает перегруз с микросхемы, в следствии чего, последняя не перегревается в ходе работы.
|
|
|
Полевой транзистор взят серии IRL3705, можно заменить транзистором IRF3205, разницы в работе нет, только к ним нужен теплоотвод, поскольку на транзисторе рассеивается достаточно большая мощность (до 80 Ватт).
Дроссель можно не использовать, он предназначен для подавления ВЧ помех. Взят стандартный дроссель от компьютерного блока питания.
Диод из серии быстродействующих, можно заменить на аналогичные.
Резистор 860 Ом с мощностью 1-2 Ватт, он вместе с конденсатором 470 нФ образует фильтр обратного напряжения.
Высоковольтный трансформатор
В качестве высоковольтного трансформатора может быть использован ТВС -110Л/6 или любой другой. На свободной стороне мотаем обмотку - 5 витков провода 1. 2-1. 5 мм, первичные обмотки можно не трогать, они мешать нам не будут, но при желании можно снять.
Далее собираем преобразователь и включаем. На выводах вторичной обмотки образуется дуга, которая доходит до 3-х см.
Расстояние проводов в нижней точке 0. 5 см, в верхней - 4 см, высота – 30 см. Лестница укреплена на деревянной подставке,
2. 3. Общий вид прибора
2. 4. Особенности демонстрации прибора.
Это демонстрационная установка, где высоковольтная дуга поднимается вверх между двумя металлическими электродами и получается достаточно красивое зрелище. Дело в том, что электрическая дуга нагревает воздух, который поднимается вверх вместе с дугой, эта дуга поднимается вверх вместе с воздухом по одной причине - у подогретого воздуха сопротивление меньше, чем у холодного.
Если нанести на электроды соли металлов, окрашивающих плазму в различные цвета (например, соли натрия окрашивают в ярко-жёлтый, стронция и лития в красный, бора и бария — в зелёный), на этих участках дуга будет иметь соответствующий яркий цвет. Это можно с успехом использовать для демонстрации эффектов окраски плазмы ионами металла.
|
|
|
