Comment fabriquer une échelle Jacob puissante à partir d'un transformateur micro-ondes de vos propres mains

Le désir d'écrire ce message a été suscité par cette photo d'une conférence d'étudiants d'une université technique.



- J'ai vu ce que les étudiants ont montré à la conférence? - a demandé à un ami, montrant une photographie.
- Ouah! C'est complet *****! Et tu étais là?
- Oui, je me suis approché d'eux, j'ai parlé, mais ils ne m'ont pas écouté. Que pourrais-je faire ???

Et en effet, que peut-on faire. Après avoir discuté avec des amis, il a été décidé d'écrire ce billet dans lequel nous parlerons un peu de «l'échelle de Jacob», de notre propre expérience dans la fabrication de ces installations, et expliquerons pourquoi cette photographie a causé tant d'émotion.



L'escalier de Jacob est une installation composée d'une alimentation haute tension et de deux électrodes situées dans un plan vertical incliné l'une par rapport à l'autre. Ainsi, la distance inférieure entre elles est inférieure à la distance supérieure, et elle a été choisie en fonction de la tension de la source d'alimentation afin qu'une panne d'air entre les électrodes se produise indépendamment. Pendant son fonctionnement, il est possible d'observer la formation et le mouvement de l'arc électrique du bas (bas) vers la partie supérieure des électrodes. Cet effet s'explique par le fait que l'arc est constitué de plasma chauffé à 5000-7000 ° C, il chauffe l'air autour de lui et, grâce aux courants de convection de l'air chauffé, monte, tirant le cordon d'arc derrière lui. Si vous prenez une photo planante avec une vitesse d'obturation longue, vous pouvez obtenir une photo inhabituelle (voir ci-dessus) qui ressemblera à un escalier d'une histoire biblique:


Paysage avec un rêve (d'un rêve) de Jacob, Michael Wilman, env. 1691

L'escalier de Jacob illustre efficacement toute une chaîne de phénomènes physiques. Et je ne peux pas rester indifférent à cette attitude, parce que j'aime la physique, je suis un vulgarisateur convaincu de la science depuis mes études et, ces dernières années, j'ai développé des expositions pour les musées des sciences. Certains lecteurs du habr se souviennent probablement que nous avons fabriqué la plus grande bobine Tesla d'Ukraine . Ceux qui ont lu l'article ont remarqué que la plus grande attention était accordée non pas tant à la fabrication de la bobine elle-même, mais aux problèmes de sécurité.

Sur la photo au début de l'article, nous voyons comment les électrodes nues sont directement accessibles aux participants à la conférence. Quiconque touche accidentellement (par curiosité) aux électrodes risque de mourir. Cependant, il vaut mieux que Sergey Alexandrovich, un amateur ayant une vaste expérience dans la fabrication de bobines Tesla, les escaliers de Jacob, les ionophones, les multiplicateurs de tension, et juste un grand fan de transformateurs de toutes formes et tailles, parle des dangers évidents et non évidents des installations à haute tension :)

Sur le moyeu , il est surnommé Frost273 , soit dit en passant, il est l'auteur de la plus grande bobine Tesla d'Ukraine. Vient ensuite son texte.

Nous pouvons affirmer avec confiance que chaque personne moderne, dans une situation ou une autre, était confrontée aux phénomènes de l'électricité, et parfois pas quand il le souhaitait lui-même. Si nous prenons en compte les jeunes (sinon le corps, puis l'âme) et les barbus (il y a des filles qui aiment le génie électrique ici?), À savoir qu'elles sont principalement attirées par le titre de l'article, alors il n'y a personne qui n'a pas subi de choc électrique, qu'il s'agisse d'une source d'alimentation démontée ou d'un condensateur non déchargé, le fait demeure. Et puisque vous, ami, lisez maintenant cet article, alors vous êtes toujours en vie, et vous pouvez raconter votre expérience dans les commentaires.

Cependant, avec certaines installations électriques qui fonctionnent, l'inattention devient la dernière erreur commise dans la vie. Une expérience avec la fabrication de l'échelle de Jacob appartient également à une classe d'appareils aussi dangereux.

Surtout les escaliers de Jacob, «au cœur», où se trouve une source d'alimentation à courant élevé, une prise de transformateur micro-ondes qui peut fournir moins de 500 mA (0,5 ampère) selon le modèle du four à micro-ondes.

Et maintenant, pendant une seconde, un tableau pour rafraîchir la mémoire d'un sujet aussi familier que OBZH.


Exposition humaine au courant électrique

Et je suis prêt à confirmer que même si de petites valeurs d'un courant alternatif traversant les doigts de 0,001 ampère (1 mA) sont rares, ce qui semble être une sensation agréable. Et plus ce sentiment sera désagréable, plus il surgira soudainement. Je l'ai découvert lorsque j'étais professeur dans un établissement d'enseignement supérieur, lorsque j'avais le désir et l'audace de diversifier les cours de génie électrique pour les étudiants de 3e année en menant des expériences appliquées à l'électricité.

En retournant à la table, nous pouvons voir qu'avec tout courant alternatif traversant le corps de plus de 15 mA, il y a une menace pour la santé et la vie d'une personne en bonne santé. Une personne qui a des malformations cardiaques est déjà à risque de valeurs inférieures.

Je tiens également à noter que la dispersion des valeurs dans le tableau, par exemple, pour les courants de non-déclenchement (10 ... 15 mA), dépend d'une combinaison de cinq facteurs supplémentaires, en plus de l'amplitude du courant lui-même:

• tension
• résistance à la peau humaine (ici la présence de lésions cutanées et de la zone de contact affecte également)
• durée d'exposition (le compte passe par une fraction de seconde);
• fréquence du courant électrique;
• chemin du corps .

Du dernier paragraphe, il s'ensuit que le courant ne traversera le corps et les organes vitaux que s'il y a deux points de contact avec des potentiels différents. À titre d'exemple, je pense que vous pouvez tous vous rappeler comment vous avez vu des oiseaux assis sur les fils des lignes électriques, malgré le fait qu'il puisse y avoir une tension de 380 V ou 10 kV ou plus. Cette invulnérabilité des objets du monde animal qui sont en contact direct avec les fils s'explique par le fait qu'ils acquièrent le potentiel électrique des fils et que le courant ne les traverse pas. Et en relation avec les dimensions des oiseaux, l'ampleur du courant de fuite à travers la surface de leur corps dans l'environnement est sans danger. La mortalité ne survient que lorsque l'oiseau veut nettoyer son bec sur la poutre. Hélas, de tels incidents sont terrifiants . Même distrait ...

Je voulais transmettre l'idée que dans ce sujet, il n'y a pas de place pour la romantisation de la mort par choc électrique. L'expérimentateur n'a pas 100% de chances de devenir le Dr Manhattan.



Oui, et ne deviendra probablement personne, bien que ce ne soit pas exact. Depuis la chance de rester en vie, bien que petite, est. Mais la grande probabilité de ce qui est disponible est:

1. Pour éprouver des perturbations dans le travail du système cardiovasculaire, des organes respiratoires, du système nerveux ...
2. Obtenez une brûlure électrique (une combinaison harmonieuse de brûlures thermiques et chimiques).
   Lorsqu'un choc électrique se produit, la résistance de notre corps ne joue pas dans nos mains, car une quantité suffisamment importante du courant circulant dans les tissus se transforme en chaleur, ce qui provoque une nécrose de coagulation aux points d'entrée et de sortie de la peau, ainsi que dans les muscles et les vaisseaux sanguins à travers lesquels le courant circule. Ce qui conduit à son tour au développement d'une thrombose, souvent dans des endroits éloignés de la surface du corps, ce qui ralentit considérablement le processus de régénération tissulaire. De plus, le plasma sanguin lui-même subit une électrolyse lors de la circulation du courant, ce qui le rend impropre à remplir ses fonctions directes de transport d'oxygène.
   
   De plus, il existe un risque d'inflammation des vêtements en contact avec un arc électrique. Imaginez à quel point il est gênant d'éteindre vos vêtements avec des membres paralysés.
   
   
   Photo d'une zone de choc électrique du corps humain (la censure est présente)
   
   Il ne faut pas s'attendre à ce que l'arc électrique laisse une belle brûlure sous la forme d'une figure de Lichtenberg à la surface du corps, car cette forme de dommage n'est possible que lorsqu'elle est frappée par l'électricité statique, à l'instar de la foudre.
   
   Je tiens à vous rappeler que le niveau de contraintes utilisé dans l'expérience de l'échelle de Jacob était initialement orienté vers la formation d'un arc électrique.
3. Brûlures rétiniennes dues à une exposition aux rayons ultraviolets durs d'une décharge électrique.
   
   Je dois admettre que je me suis moi-même adonné à cet appareil à la maison, bien sûr, avec des mesures de sécurité et des lunettes équipées d'une protection UV, mais les zones non protégées de mon visage que le soleil n'avait pas vues pendant les longs mois d'hiver sont restées complètement inesthétiques bronzage tacheté.

Quelque chose comme ça.

Maintenant, lecteur, suspendez votre curiosité d'un côté de l'échelle et du second les caractéristiques ci-dessus de la structure de l'escalier Jacob. N'est-il pas plus sûr de regarder des vidéos avec de l'électricité sur un YouTube confortable?

Préparation de l'assemblage

Si vous avez toujours la ferme intention de vous essayer à la réalisation de cette merveilleuse installation, voici les premiers points nécessaires:

Point 0 (principal). Ne pas utiliser de mot
Article ajouté par recommandation de Neuromantix , lorc et Firelander

Le BIT (Transformateur de four à micro-ondes ou transformateur de micro-ondes) est un appareil incroyablement dangereux. Ne l'utilisez jamais! L'utilisation d'autres sources de haute tension avec un courant plus faible réduira considérablement la probabilité de décès d'une personne. Néanmoins, le danger d'atteintes irréparables à la santé demeure.

Point 1. Nous sélectionnons l'isolement



Cela peut ne pas être évident, mais les matériaux d'isolation habituels qui supportent parfaitement les tensions jusqu'à 500 V cessent de fonctionner en kilovolts. À des tensions élevées, le papier, le bois, le contreplaqué, les panneaux de particules, les panneaux de fibres, le carton et même la poussière à la surface du PCB peuvent devenir conducteurs! Les fils doivent également être sélectionnés avec une isolation nominale pour la tension appropriée. Ainsi, le câble de la rallonge ne correspond catégoriquement pas!

Point 2. Nous préparons la salle

Montez l'installation sur un sol sec, non combustible et non conducteur. Il doit y avoir un espace vide autour de l'installation afin qu'en cas de chute d'électrodes, personne ne soit affecté. Voici une vidéo instructive où l'installation allait sur la table et est tombée directement sur l'expérimentateur:



Heureusement, en raison du montage fragile des électrodes, la chaîne s'est cassée et le héros de la vidéo n'a pas eu le temps de mourir. Cependant, tout le monde n'est pas aussi chanceux, récemment, la nouvelle a glissé sur la façon dont un écolier a tué Jacob dans le garage en montant lui-même les escaliers . Ni les chats, ni les chiens, ni les oiseaux, ni les autres animaux ne peuvent être à l'intérieur. Ils peuvent accrocher / bloquer l'installation au moment le plus inopportun, distraire ou obtenir des nerfs sur les fils.



Et surtout , qu'aucun des étrangers n'avait la capacité physique d'entrer dans la pièce, et pas seulement pour la période de travail, mais aussi pour le temps pendant l'installation.

Point 3. Cas

Il est nécessaire de réfléchir à l'avance à la structure du logement afin que personne ne puisse toucher physiquement les composants électriques de l'installation de travail, en particulier les électrodes. Lorsque nous avons fait le premier escalier Jacob pour le centre de la science, nous l'avons placé à la fois derrière des barreaux avec une serrure et derrière une vitre:



Lorsqu'il n'y a pas de pièce séparée, nous assemblons l'installation dans un bâtiment protégé, avec les règles suivantes:

1. Une source avec un courant jusqu'à 30 mA est utilisée.
2. L'installation est retirée aux observateurs, ils ne peuvent pas toucher le corps.
3. Une personne responsable est toujours présente à proximité de l'installation.

Point 4. Ne travaillez pas seul

Premièrement, il est nécessaire que lors de tous les lancements de tests, une personne soit prête à couper l'alimentation et à fournir des soins médicaux d'urgence de manière qualifiée. Deuxièmement, il doit y avoir un adulte prêt à assumer la responsabilité des incendies, des blessures ou même de la mort, qui peuvent survenir dans une combinaison défavorable de circonstances.
Ce n'est peut-être pas une liste complète, je vous invite à la compléter dans les commentaires, j'ajouterai des points importants à l'article.

Schémas et instructions de montage

Désolé cher lecteur, je vous ai trompé - il n'y aura pas d'instructions et de schémas, et je n'ai pas du tout honte. Je suis sûr que tout cela se trouve facilement sur Internet. La conception est si simple que tout étudiant peut l'assembler. Cependant, avant de procéder à l'assemblée, demandez-vous, êtes-vous prêt pour le fait que votre bien-aimé puisse souffrir?

PS
Oui, le titre est jaune et la publication ne contient pas de nouvelles informations pour le public cible de Habr. Néanmoins, j'espère que l'article prendra la place qui lui revient dans les résultats de recherche et qu'il sera lu par de nombreux passionnés, et peut-être même sauvera l'expérimentateur novice de la mort.

UPD 1: Premiers résultats de l'enquête et commentaires

À 23 h 59 le 14 juin, les résultats du sondage sont les suivants:



Il peut sembler que tout n'est pas si effrayant - les gens sont sous haute tension et tout le monde est en bonne santé, d'autant plus que 77 commentaires le confirment. Cependant, ce n'est pas entièrement vrai. Parce qu'il y a une erreur du survivant , car seul le survivant peut parler de son expérience. De plus, j'ai lu attentivement les commentaires et je n'ai pas pu trouver un seul cas quand quelqu'un a vraiment frappé une haute tension. L'écrasante majorité des commentaires partage l'expérience du contact avec 100-220 V. Seuls certains ont subi un choc à très court terme de la décharge du condensateur, ce qui n'est pas aussi grave qu'un contact continu avec le secondaire du BIT.
J'ajouterai qu'une seule personne que je connaissais avait de l'expérience en interaction avec la haute tension. Quand nous étions enfants, il s'est dirigé vers la sous-station ...
... Il est mort très douloureusement d'un grand nombre de brûlures pendant environ 15 minutes. Et ça avait l'air terrible. C'est peut-être pour cela que je souffre d'un grave trouble TB.