كيف اجتمع تسلا مع لانداو أو هايد لبناء غرفة عالية الطاقة

في المدرسة الثانوية ، قيل لنا عن التيار الكهربائي والمغناطيس. قيل أن المجال الكهربائي الثابت يولد مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا ، ويؤدي المجال الكهربائي المتناوب إلى إنشاء مجال مغناطيسي بديل. أومأنا معا ، وكتبناها في دفتر ملاحظات وذهبنا إلى المنزل ، متناسين موضوع الدرس على طول الطريق. لم نكن نعرف كيف تبدو هذه الحقول ، وكيف تعمل الكهرباء ، وأين يمكن تطبيق هذه المعرفة على الإطلاق.

إذا كان هناك مكان يوضح هذه المبادئ بوضوح ، فربما يتذكر بعضنا ما قاله المعلمون ويجربون أنفسنا في العلوم. هذا هو ما كنا نعتقده عندما بدأنا في بناء غرفة عالية الطاقة.

تنبيه - الكثير من الصور المثيرة للاهتمام تحت القطع.

عن LandauCenter

غرفة الطاقة العالية هي مشروع تعليمي للأطفال. أطلقناها في أول مركز للعلوم التفاعلية على مستوى الجامعة الأوكرانية - "مركز Landau" لجامعة V.N.Karazin Kharkiv الوطنية.

يقع LandauCenter في المبنى الشمالي لـ KNU - وهو مبنى قبل الحرب كان يضم سابقًا أكاديمية L.A Govorov لهندسة راديو الهندسة العسكرية للدفاع الجوي. في عام 2004 ، أعيد تنظيم الأكاديمية وتم نقل المبنى إلى جامعة كارازين. في عام 2013 ، في الطابق الأول من الجناح الأيمن ، تم تخصيص العديد من المباني لإنشاء مركز جامعة لانداو. في وقت لاحق ، بعد بدء العمل بنجاح في عام 2014 ، استقبل المركز العديد من الفصول الدراسية في الطابق الثاني والطوابق السفلية.

يذكرنا مركز LandauCenter بالعديد من مراكز العلوم الأوروبية: وارسو كوبرنيكوس ، تجربة غدانسك أو Tartu AXAA. هذه المراكز لها أهداف مشتركة. أحدها تعليم العلوم بطريقة مرحة. على سبيل المثال ، في LandauCenter ، يحاول الأطفال رفع وزن 32 كيلوغرامًا على كتف الذراع القصير والطويل ويفهمون: إذا جعلت الكتف طويلًا بما فيه الكفاية ، يمكنك تطوير أي جهد. حتى المصريين القدماء استخدموا ذراع أرخميدس لنقل قطع الرخام.

يتم إنشاء جميع المعروضات من قبل الموظفين وطلاب الجامعات بأيديهم. لذلك تم ملء القاعة الرئيسية في الطابق الأول تدريجيًا ، لذلك بالنسبة لمشروعنا ، اخترنا إحدى الغرف المجانية في الثانية.

عن الفريق

عمل في المشروع اثنان من المهندسين المعماريين ، وثلاثة من البنائين ، واثنين من استشاريي الفيزياء ، وكهربائيين ، ومنسق واحد والعديد من الأشخاص الذين لا يبالون بالعلوم.

قام المهندسون المعماريون بتصميم وتصميمات الغرفة. جلب بناة المشروع إلى الحياة في حوالي ستة أشهر. قام الفيزيائيون ببناء "سلم يعقوب" وأكبر ملف تسلا في أوكرانيا. ساعد الكهربائيون في توصيل وتنفيذ نظام بدء تشغيل هذه الأجهزة. جعل المنسق العمل يسير بسلاسة وبدون طرق منتظمة من فاليريان.

التخطيط

كنا نظن أنه يمكننا استخدام إحدى الغرف الفارغة في المركز لمشروع مثير للاهتمام من شأنه أن يثير اهتمام الأطفال بالعلوم والتكنولوجيا. لكنهم لم يعرفوا ما يمكن تنفيذه على وجه التحديد. كنت أرغب في القيام بشيء مفيد ، ولكن في نفس الوقت مذهل ، مثل غرفة Ames أو غرفة RGB.

لطالما حلم العلماء من LandauCenter ببناء ملف تسلا كبير. قالوا إن لديهم لفائف صغيرة ، ونظموا مظاهرة صغيرة. لقد أحببنا ذلك حقًا ، وقررنا تنفيذ هذه الفكرة.



في أوائل عام 2016 ، وصلنا إلى مركز لانداو لفحص وقياس المباني مرة أخرى.







لم تكن الغرفة مناسبة لمشروعنا: يمكن للسقف المعلق البلاستيكي أن يشتعل بسهولة ، وكان خفيفًا جدًا ، ويجب أن توضع الجدران بالترتيب - قم بإزالة الطبقة المواجهة ، وربما صنع طبقة جديدة.







لكي يكون الزوار مهتمين ، تحتاج إلى منحهم الفرصة لتشغيل الأجهزة - ولكن حتى لا يكون هناك خطر على حياتهم وصحتهم. تشاورنا مع المهندسين المعماريين والفيزيائيين وقررنا تقسيم الغرفة إلى منطقتين: للزوار والمعارض.

قررنا أن تستوعب منطقة الزوار 25 شخصًا. من أجل السلامة ، نقسم المناطق باستخدام قفص فاراداي. دعونا نضعها بحيث تقع في مجال كهربائي خارجي تنبعث من الأجهزة.

تعمل خلية فاراداي على هذا النحو: تتحرك الإلكترونات الحرة حولها وتتركز بطريقة معينة. ونتيجة لذلك ، تتلقى الجوانب المقابلة للخلية شحنات مختلفة ، مما يخلق مجالًا جديدًا موجهًا مقابل الخارج. ونتيجة لذلك ، يتم تعويض الشحنة ، وهي غائبة داخل الخلية - أي ، تمتص الخلية تمامًا الموجات الكهرومغناطيسية من الملف.

بالإضافة إلى القفص ، نقوم بعزل المنطقة الثانية عن الزوار بزجاج ، والذي سنتحدث عنه لاحقًا. سيكون لديها ملف تسلا وسلم يعقوب والعديد من مصابيح الفلورسنت ومروحة كبيرة.

الآن لدينا مخططات ، وبدأنا البناء.



قررنا ترك الكلمة. أرادوا أن تشبه الغرفة جمهور الجامعة وتسليم المشروع في الوقت المحدد. قاموا بإزالة الطبقة العليا من الخشب مع الورنيش القديم ومغطاة بطبقة جديدة.



من الأفضل رؤية التفريغ الكهربائي في الظلام. قررنا أن نطرد الجص بالطوب ، ثم نرسم الجدران والسقف الأسود.

إليك ما بدا عليه في العرض:





لحسن الحظ ، كانت الجدران في حالة جيدة.



اختبار الطلاء الأسود. تبدو جيدة:



ما حدث في النهاية:

العمل

بينما قام البناؤون بتفكيك المعجون الأخير ، قام علماء الفيزياء من LandauCenter بتجميع ملف تسلا وسلم يعقوب.

حصل نيكولا تيسلا على براءة اختراع الملف في عام 1891. منذ ذلك الحين ، لم يتغير تصميمه كثيرًا. يمكنك إنشاء نسخة محولة بسيطة من هذا الفيديو:


يجادل الفيزيائيون من لانداو حول الدائرة الأولية للملف:



الآن دعونا نرى كيف يعمل محول تسلا :

يوجد مصدر جهد - 220 فولت. يتم توفير التيار من خلال لمبة متوهجة 200 واط ، والتي تعمل كمقاوم للحد من التيار. إذا لم يكن هناك ضوء ، عندما تم تشغيل ملف Tesla ، سيتم فصل قواطع الدائرة.

يذهب التيار إلى 4 محولات. توجد في حاوية بلاستيكية ومليئة بزيت المحرك الاصطناعي. الزيت عازل ويحمي من الانهيار الكهربائي ، كما أنه يبرد المحولات أثناء التشغيل.

عند الخروج من المحولات ، نحصل على 8400 فولت. يغلق التيار من خلال فجوة الهواء بين جهات الاتصال التي تدور على المحرك.

عند تشغيل المحرك ، يتم إغلاق جهات الاتصال ويتم تشكيل دائرة متذبذبة. يحتوي الملف الأولي على محاثة ، والمكثفات التي تتراكم فيها الطاقة لها سعة.

بعد ذلك ، يبدأ تيار بتردد يزيد عن 200 كيلو هرتز في الصدى في الدائرة الأولية ، ويتم امتصاص جزء من الطاقة بواسطة اللف الثانوي.

ونتيجة لذلك ، نحصل على أكبر ملف في أوكرانيا ونحو نصف مليون فولت. لارتفاع لفائف 80 سم ، نتيجة لائقة. ولكن لإحداث أي نيزك في تونغوسكا ، هذا بالطبع ليس كافياً.

"درج يعقوب" هو قطبين من النحاس ، طول كل منهما مترين. يتدفق تيار الجهد العالي أيضًا من خلالها - حوالي 18000 فولت. بين الأقطاب الكهربائية هناك انهيار للهواء وقوس كهربائي يرتفع.



يتحول القوس الكهربائي في الهواء إلى بلازما تبلغ درجة حرارتها 5000 درجة مئوية. الهواء الدافئ أخف من البرد ، لذلك ، بسبب الحمل الحراري ، يرتفع ، ويسحب القوس معه. عندما يصل القوس إلى أكبر فجوة بين الأقطاب الكهربائية ، فإنه ينكسر. في نفس الوقت ، يتم إشعال تصريف قوس جديد في أسفل الأقطاب الكهربائية ، وتتكرر العملية.

على الصورة "سلم يعقوب" على اليمين:



يطلق عليه "سلم يعقوب" بسبب الرتب التي تشبه الدرجات. هذه إشارة إلى القصة التوراتية للبطريرك يعقوب ، الذي رأى في المنام سلمًا يؤدي إلى السماء.



يتكون "الدرج" من:

1. القوسان اللذان يتم تركيبهما فوق قفص فاراداي من خلال العوازل.
2. أربعة محولات نيون. إنها ليست في الزيت ، كما هو الحال بالنسبة لملف تسلا ، ولكنها مليئة براتنج الإيبوكسي الصلب في المصنع.
3. لوحات تحكم بدء التشغيل.

الاختبار

أكمل متخصصو LandauCenter الأدوات قبل شهرين من الافتتاح. يجب فحص المعروضات المستقبلية بعناية.

التيار من الملف له تأثير جلدي - الكهرباء تمر على سطح الجلد ولا تؤذي أي شخص بأي شكل من الأشكال. لكن مع ذلك ، قررنا وضع شاشة واقية زجاجية أمام قفص فاراداي. لن يضر مستوى إضافي من الحماية: عندما يكون زوار الغرفة أطفالًا ، فمن الأفضل تشغيلها بأمان.

أنهى البناؤون النهاية وقاموا بتثبيت الشبكة. فكرنا في جدول عمل المعروضات. توقفنا عند حقيقة أن الملف و "السلم" سيعملان لمدة دقيقة تقريبًا ، ثم أوقفهما لمدة 5 دقائق تقريبًا. سيساعد ذلك على تجنب تآكل المحولات والمكونات الأخرى. وسيخبر موظف المركز في هذا الوقت الزوار عن الكهرباء - أو يأخذ استراحة.

يتم تنشيط المعارض من خلال الأزرار الموجودة في الحراس بجوار قفص فاراداي. في أحد الدرع يوجد زر للبكرة ، وفي الآخر للـ "السلم". يسعى الأطفال طوال الوقت للضغط على الأزرار ، بينما لا ينظر موظف المركز. ولكن بعد انتهاء جلسة المعارض ، لن يؤدي الضغط على الزر إلى إنتاج أي شيء. عندما يكون الجهاز جاهزًا لبدء التشغيل مرة أخرى ، تضيء المصابيح الموجودة فوق الحراس. إذا كانت خضراء ، يمكنك الحصول على عرض مرة أخرى!

بعد عمل الملفات في الغرفة ، من السهل جدًا التنفس ، كما لو أنها خرجت بعد عاصفة رعدية. هذا يرجع إلى حقيقة أنه بعد تصريف البرق يتشكل الكثير من الأوزون. بكميات كبيرة ، يمكن للأوزون أن يسبب الصداع ، لذلك يعمل مستخلص في الغرفة باستمرار.

لقد قمنا بتركيب قفص فاراداي وبدأنا في تركيب زجاج واقي يساعد على محاربة فرط الأوزون. في الصورة مرئية بوضوح.





إن تشغيل الملف والسلم آمن تمامًا. ولكن هناك استثناءات: عندما يعمل الملف ، يجب ألا يكون الأشخاص الذين لديهم أجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة السمع في الغرفة. يؤثر المجال المغناطيسي الناتج عن الملف على تشغيل هذه الأجهزة - يمكن أن تبدأ في الفشل.







تفريغ لفائف تسلا صاخبة للغاية. اشترى موظفو المركز العشرات من سماعات الرأس العازلة للضوضاء لجعل الأطفال يشعرون بالراحة.



يحتوي ملف Tesla المرفق على مجال كهرومغناطيسي قوي. سيبدأ مصباح الفلورسنت المجاور له في التوهج. قمنا بإصلاح العديد من هذه المصابيح على قفص فاراداي.

الاكتشاف

في الخامس من يناير ، فتحت الغرفة لجميع القادمين.













يقوم موظفو مركز LandauCenter بإجراء محاضرات تفاعلية ويشرحون بوضوح كيفية عمل الكهرباء. على سبيل المثال ، يقولون لماذا لا يمكنك المشي في منطقة مفتوحة في عاصفة رعدية. يظهر مجال كهرومغناطيسي قوي على سطح الأرض. توتر هذا المجال مرتفع جدًا بالقرب من الموصلات الحادة: الأشجار ، وأبراج التلفزيون ، وقضبان البرق ، وشخص وحيد في السهوب. لذلك ، يمكن أن يضربهم البرق.

للتدليل على ذلك ، وضعنا شماعات في قفص فاراداي ، الذي يتولى مسؤولية الملف.



Plarium هي شركة تقنية ونريد نشر التكنولوجيا بأي طريقة ممكنة. في العام الماضي ، عقدوا سلسلة من الأحداث لمطوري uDev ، هذا العام افتتحوا غرفة عالية الطاقة مع LandauCenter. نحن مقتنعون بأنه من الممكن إهتمام الناس فقط من خلال تجربتهم الخاصة. أن العلم والتكنولوجيا يدفعان البشرية إلى الأمام ، حتى لو كانت تقاوم بشدة ولا تزال تختمر الشاي مع غلايات الجدة.

جرب وتعلم أشياء جديدة. بعد كل شيء ، قال تسلا: "إن عمل حتى أصغر مخلوق يؤدي إلى تغييرات في الكون بأكمله."