Cómo hacer una poderosa escalera Jacob con un transformador de microondas con tus propias manos

El deseo de escribir esta publicación fue provocado por esta foto de una conferencia de estudiantes de una universidad técnica.



- ¿Vi lo que mostraron los estudiantes en la conferencia? - preguntó un amigo, mostrando una fotografía.
- Wow! Esto es completo *****! ¿Y estabas allí?
- Sí, me acerqué a ellos, hablé, pero no me escucharon. ¿Qué puedo hacer?

Y de hecho, qué se puede hacer. Habiendo hablado con amigos, se decidió escribir esta publicación en la que contaremos un poco sobre "La escalera de Jacob", nuestra propia experiencia en la fabricación de estas instalaciones, y explicaremos por qué esta fotografía causó tanta emoción.



La escalera de Jacob es una instalación que consiste en una fuente de alimentación de alto voltaje y dos electrodos ubicados en un plano vertical en ángulo entre sí. Por lo tanto, la distancia inferior entre ellos es menor que la superior, y se eligió en función del voltaje de la fuente de alimentación para que se produjera una ruptura de aire entre los electrodos de forma independiente. Durante su funcionamiento, es posible observar la formación y el movimiento del arco eléctrico desde la parte inferior (inferior) hasta la parte superior de los electrodos. Este efecto se explica por el hecho de que el arco consiste en plasma calentado a 5000-7000 ° C, calienta el aire a su alrededor y, gracias a las corrientes de convección del aire calentado, se eleva y tira del cordón de arco detrás de él. Si toma una foto con una velocidad de obturación larga, puede obtener una foto inusual (ver arriba) que se parecerá a una escalera de una historia bíblica:


Paisaje con un sueño (de un sueño) de Jacob, Michael Wilman, aprox. 1691

La escalera de Jacob demuestra efectivamente toda una cadena de fenómenos físicos. Y no puedo permanecer indiferente a esta actitud, porque me encanta la física, he sido un popularizador de la ciencia convencido desde mis días de estudiante, y en los últimos años he estado desarrollando exhibiciones para museos de ciencias. Algunos lectores del habr probablemente recuerden que fabricamos la bobina Tesla más grande de Ucrania . Quienes leyeron el artículo notaron que la mayor parte de la atención se prestó no tanto a la fabricación de la bobina en sí, sino a cuestiones de seguridad.

En la foto al comienzo de la publicación, vemos cómo los electrodos desnudos son directamente accesibles para los participantes de la conferencia. Es probable que cualquiera que accidentalmente (por curiosidad) toque los electrodos muera. Sin embargo, es mejor que Sergey Alexandrovich, un aficionado con gran experiencia en la fabricación de bobinas de Tesla, las escaleras de Jacob, los ionófonos, los multiplicadores de voltaje y solo un gran fanático de los transformadores de todas las formas y tamaños, me cuente sobre los peligros obvios y no obvios de las instalaciones de alto voltaje :)

En el centro , es apodado Frost273 , por cierto, es el autor de la bobina Tesla más grande de Ucrania. El siguiente será su texto.

Podemos decir con confianza que toda persona moderna, en una situación u otra, se enfrentó a los fenómenos de la electricidad, y a veces no cuando él mismo la deseaba. Si tomamos en cuenta a los jóvenes (si no el cuerpo, luego el alma) y los barbudos (¿hay chicas a las que les gusta la ingeniería eléctrica aquí?) Técnicos, es decir, se sienten atraídos principalmente por el encabezado del artículo, entonces no hay nadie que no haya experimentado una descarga eléctrica, ya sea una fuente de energía desmontada o un condensador no descargado, el hecho permanece. Y como tú, amigo, ahora estás leyendo este artículo, aún estás vivo y puedes contar tu experiencia en los comentarios.

Sin embargo, con algunas instalaciones eléctricas en funcionamiento, la falta de atención se convierte en el último error cometido en la vida. Un experimento con la fabricación de la escalera de Jacob también pertenece a una clase de dispositivos tan peligrosos.

Especialmente las escaleras de Jacob, "en el corazón" de las cuales hay una fuente de alimentación de alta corriente, un enchufe transformador de microondas que puede emitir menos de 500 mA (0.5 amperios) dependiendo del modelo del horno de microondas.

Y ahora, por un segundo, una mesa para refrescar la memoria de un tema tan familiar como OBZH.


Exposición humana a la corriente eléctrica.

Y estoy listo para confirmar que incluso los valores pequeños de una corriente alterna que fluye a través de los dedos de 0.001 amperios (1 mA) son pocos que parecen ser una sensación agradable. Y cuanto más desagradable sea este sentimiento, más repentinamente surgirá. Descubrí esto cuando era maestra en una institución de educación superior, cuando tenía el deseo y la audacia de diversificar las lecciones de ingeniería eléctrica para estudiantes de tercer año realizando experimentos aplicados con electricidad.

Volviendo a la mesa, podemos ver que con cualquier corriente alterna que fluya por el cuerpo más de 15 mA existe una amenaza para la salud y la vida de una persona sana. Una persona que tiene defectos cardíacos ya está en riesgo de tener valores más bajos.

También quiero señalar que la dispersión en los valores de la tabla, por ejemplo, para corrientes sin liberación (10 ... 15 mA), depende de una combinación de cinco factores adicionales, además de la magnitud de la corriente en sí:

• voltaje
• resistencia a la piel humana (aquí también afecta la presencia de lesiones cutáneas y área de contacto)
• duración de la exposición (la cuenta pasa por una fracción de segundo);
• frecuencia de corriente eléctrica;
• camino del cuerpo

Del último párrafo se deduce que la corriente fluirá a través del cuerpo y los órganos vitales solo si hay dos puntos de contacto con diferentes potenciales. Como ejemplo, creo que todos pueden recordar cómo vieron pájaros sentados en los cables de las líneas eléctricas, a pesar de que puede haber un voltaje de 380 V o 10 kV o más. Tal invulnerabilidad de los objetos del mundo animal que están en contacto directo con los cables se explica por el hecho de que adquieren el potencial eléctrico de los cables y la corriente no fluye a través de ellos. Y en relación con las dimensiones de las aves, la magnitud de la corriente de fuga a través de la superficie de sus cuerpos hacia el medio ambiente es con seguridad pequeña. La mortalidad ocurre solo cuando el pájaro quiere limpiar su pico en la viga. Por desgracia, tales incidentes son aterradores . Incluso distraído ...

Quería transmitir la idea de que en este tema no hay lugar para la romantización de la muerte por descarga eléctrica. El experimentador no tiene el 100% de probabilidades de convertirse en el Dr. Manhattan.



Sí, y lo más probable es que no se convierta en nadie, aunque esto no es exacto. Ya que la posibilidad de mantenerse con vida, aunque pequeña, es. Pero la gran probabilidad de lo que está disponible es:

1. Experimentar alteraciones en el trabajo del sistema cardiovascular, órganos respiratorios, sistema nervioso ...
2. Obtenga una quemadura eléctrica (una combinación armoniosa de quemaduras térmicas y químicas).
   Cuando se produce una descarga eléctrica, la resistencia de nuestro cuerpo no juega en nuestras manos, ya que una cantidad suficientemente grande de la corriente que fluye en los tejidos se convierte en calor, lo que provoca necrosis de coagulación en los puntos de entrada y salida de la piel, así como en los músculos y los vasos sanguíneos a través de los cuales fluye la corriente. Lo que a su vez conduce al desarrollo de trombosis, a menudo en lugares remotos de la superficie del cuerpo, lo que ralentiza significativamente el proceso de regeneración de tejidos. Además, el plasma sanguíneo se somete a electrólisis durante el flujo de corriente, lo que lo hace inadecuado para realizar sus funciones directas de transportar oxígeno.
   
   Además, existe el peligro de ignición de la ropa en contacto con un arco eléctrico. Imagine lo inconveniente que es apagar su ropa con extremidades paralizadas.
   
   
   Foto de un área del cuerpo humano con descarga eléctrica (la censura está presente)
   
   No debe esperarse que el arco eléctrico deje una hermosa quemadura en forma de una figura de Lichtenberg en la superficie del cuerpo, ya que esta forma de daño solo es posible cuando es golpeada por electricidad estática, siguiendo el ejemplo de un rayo.
   
   Quiero recordarles que el nivel de estrés utilizado en el experimento de Jacob's Ladder se orientó inicialmente hacia la formación de un arco eléctrico.
3. Quemaduras retinianas debido a la exposición a la radiación ultravioleta severa de una descarga eléctrica.
   
   Debo admitir que yo mismo me entregué a este dispositivo en casa, por supuesto, con medidas de seguridad y con gafas adicionalmente equipadas con protección UV, pero las áreas desprotegidas de mi cara que el sol no había visto durante los largos meses de invierno permanecieron completamente estéticas. bronceado manchado.

Algo asi.

Ahora, lector, suspenda su curiosidad en un lado de la escala, y en el segundo las características anteriores de la estructura de la escalera de Jacob. ¿No es más seguro ver videos con electricidad en un acogedor YouTube?

Preparación de la asamblea

Si todavía tiene la intención firme de intentar hacer esta maravillosa instalación, estos son los primeros puntos necesarios:

Punto 0 (principal). No uses mot
Artículo agregado por recomendación de Neuromantix , lorc y Firelander

ILO (Transformador de microondas, o transformador de microondas) es un dispositivo increíblemente peligroso. ¡No lo uses nunca! El uso de otras fuentes de alto voltaje con una corriente más baja reducirá significativamente la probabilidad de que alguien muera. Sin embargo, persiste el peligro de daños irreparables a la salud.

Punto 1. Seleccionamos aislamiento



Esto puede no ser obvio, pero los materiales de aislamiento habituales que hacen frente perfectamente a voltajes de hasta 500 V dejan de funcionar a kilovoltios. A altos voltajes, el papel, la madera, el contrachapado, el aglomerado, el aglomerado, el cartón e incluso el polvo en la superficie de la PCB pueden convertirse en conductores. Los cables también deben seleccionarse con aislamiento clasificado para el voltaje apropiado. Por lo tanto, el cable del cable de extensión categóricamente no encaja.

Punto 2. Preparamos la sala.

Ensamble la instalación en un piso seco, no combustible y no conductor. Debe haber un espacio vacío alrededor de la instalación para que, en caso de caída de electrodos, nadie y nada se vean afectados. Aquí hay un video instructivo donde la instalación iba a la mesa y cayó directamente sobre el experimentador:



Afortunadamente, debido al montaje endeble de los electrodos, la cadena se rompió y el héroe del video no tuvo tiempo de morir. Sin embargo, no todos son tan afortunados, recientemente se corrió la noticia de cómo un niño de escuela mató a Jacob en el garaje mientras él mismo subía las escaleras . Ni los gatos, ni los perros, ni las aves, ni otros animales pueden estar en el interior. Pueden enganchar / bloquear la instalación en el momento más inoportuno, distraer o enredar a los cables.



Y lo más importante , que ninguno de los extraños tenía la capacidad física para entrar en la habitación, y no solo por el período de trabajo, sino también por el tiempo que duró la instalación.

Tema 3. Caso

Es necesario pensar de antemano en la estructura de la carcasa para que nadie pueda tocar físicamente los componentes eléctricos de la instalación de trabajo, especialmente los electrodos. Cuando hicimos la primera escalera de Jacob para el centro de la ciencia, la colocamos detrás de las rejas con cerradura y detrás del vidrio:



Cuando no hay una habitación separada, ensamblamos la instalación en un edificio protegido, con las siguientes reglas:

1. Se utiliza una fuente con una corriente de hasta 30 mA.
2. La instalación se elimina de los observadores; no pueden tocar el cuerpo.
3. Siempre hay una persona responsable cerca de la instalación.

Punto 4. No trabajes solo

En primer lugar, es necesario que durante todos los lanzamientos de pruebas esté presente una persona que esté lista para desconectar la alimentación y brindar atención médica de emergencia de manera calificada. En segundo lugar, debe haber un adulto que esté listo para asumir la responsabilidad por incendios, lesiones o incluso la muerte, que pueden ocurrir en una combinación desfavorable de circunstancias.
Quizás esta no sea una lista completa, los invito a completarla en los comentarios, agregaré puntos importantes al artículo.

Esquemas e instrucciones de montaje

Lo siento, querido lector, te engañé: no habrá instrucciones ni esquemas, y no me avergüenzo en absoluto. Estoy seguro de que todo esto se puede encontrar fácilmente en Internet. El diseño es tan simple que cualquier estudiante puede armarlo. Sin embargo, antes de continuar con la asamblea, pregúntese, ¿está listo para el hecho de que su ser querido pueda sufrir?

PS
Sí, el titular es amarillo y la publicación no contiene nueva información para el público objetivo de Habr. Sin embargo, espero que el artículo tome el lugar que le corresponde en los resultados de búsqueda y sea leído por muchos entusiastas, y tal vez incluso salve al experimentador novato de la muerte.

UPD 1: primeros hallazgos de la encuesta y comentarios

A partir de las 23:59 del 14 de junio, los resultados de la encuesta son los siguientes:



Puede parecer que no todo es tan aterrador: las personas se ven afectadas por un alto voltaje y todos están saludables, sobre todo porque 77 comentarios lo confirman. Sin embargo, esto no es del todo cierto. Porque hay un error del sobreviviente , porque solo el sobreviviente podría hablar sobre su experiencia. Además, leí cuidadosamente los comentarios y no pude encontrar un solo caso cuando alguien realmente alcanzó un alto voltaje. La abrumadora mayoría de los comentarios comparte la experiencia de contacto con 100-220 V. Solo algunos han experimentado un choque a muy corto plazo por la descarga del condensador, que no es tan malo como el contacto continuo con el secundario de la OIT.
Agregaré que solo una persona que conocía tenía experiencia interactuando con alto voltaje. Cuando éramos niños, se dirigió a la subestación ...
... Murió muy dolorosamente por una gran cantidad de quemaduras durante unos 15 minutos. Y se veía terrible. Quizás es por eso que me duele un trastorno grave de TB.