特斯拉如何与Landau或Hyde相遇以建造高能室



在高中时,我们被告知电流和磁铁。 据说恒定的电场产生恒定的磁场,而交变的电场产生交变的磁场。 我们一起点了点头,把它写在笔记本上,然后回家,却忘记了课程的主题。 我们根本不知道这些领域的外观,电的工作方式以及在哪里可以应用这些知识。

如果那时能清楚地证明这些原则,那么也许我们中的一些人会记住老师所说的话,并尝试科学。 这就是我们开始建造高能室时的想法。

小心-剪切下很多有趣的照片。


关于LandauCenter


高能室是一项针对儿童的教育项目。 我们在乌克兰第一个大学范围内的互动科学中心-V.N. Karazin Kharkiv国立大学的“ LandauCenter”上启动了它。

LandauCenter位于KNU的北部建筑-战前建筑,以前是LA。Govorov防空军事工程无线电工程学院的所在地。 2004年,该学院进行了重组,并将大楼移交给了Karazin大学。 2013年,在右翼1楼,分配了多个场所,以创建Landau大学中心。 后来,在2014年成功开始工作后,该中心在二楼和地下室接待了几间教室。

LandauCenter让人想起许多欧洲科学中心:华沙哥白尼,格但斯克实验或Tartu AXAA。 这样的中心有共同的目标。 其中之一是以有趣的方式教授科学。 例如,在LandauCenter中,孩子们尝试在杠杆的短和长肩膀上举起32公斤的重量,并了解:如果使肩膀足够长,则可以进行任何努力。 甚至古埃及人也使用阿基米德的杠杆移动大理石块。

所有展品均由员工和大学生亲手制作。 因此,一楼的大厅逐渐装满,因此对于我们的项目,我们选择了二楼的一个免费房间。







关于团队


两名建筑师,三名建筑商,两名物理顾问,两名电工,一名协调员以及许多对科学无动于衷的人参与了该项目。

建筑师进行了房间的设计和渲染。 建设者在大约六个月的时间内使该项目得以实现。 物理学家建造了“雅各布阶梯”和乌克兰最大的特斯拉线圈。 电工协助了这些设备的启动系统的接线和实施。 协调员使工作顺利进行,并且没有常规的缬草方法。

规划中


我们认为我们可以将中心的一间空房间用于一个有趣的项目,该项目会使科学和技术的孩子感兴趣。 但是他们不知道具体可以实施什么。 我想做一些有用的事情,但同时又要壮观,例如Ames室或RGB室。

LandauCenter的科学家们一直梦想着建造一个大型的Tesla线圈。 他们说他们有一个迷你线圈,并进行了一次小型示威。 我们真的很喜欢它,因此我们决定实施这个想法。



2016年初,我们到达了LandauCenter,以再次检查和测量场所。







这个房间不适合我们的项目:塑料吊顶很容易着火,太轻了,必须将墙壁整整齐齐-移除饰面层,并可能重新制作一层。







为了使访问者感兴趣,您需要给他们机会来运行设备-但是,这样不会威胁到他们的生命和健康。 我们咨询了建筑师和物理学家,并决定将房间分为两个区域:参观者和展览品。

我们决定将访客区容纳25人。 为了安全起见,我们用法拉第笼子将区域分开。 让我们对其进行定位,使其落入设备发射的外部电场中。

法拉第电池的工作原理是这样的:自由电子在其周围移动并以某种方式聚集。 因此,电池的相对侧接收不同的电荷,这产生了与外部相反的新场。 结果,电荷被补偿,并且电池内部不存在电荷-也就是说,电池完全吸收了来自线圈的电磁波。

除了笼子之外,我们还用玻璃将第二个区域与游客隔离开,稍后我们将进行讨论。 它将有一个特斯拉线圈,雅各布的梯子,几个荧光灯和一个大风扇。

现在我们有了蓝图,我们开始建设。



我们决定离开地板。 他们希望房间能像大学观众一样,并按时交付项目。 他们去除了上层木头以及旧的清漆,并盖上了新的清漆。



最好在黑暗中看到放电。 我们决定将灰泥排斥成砖,然后将墙壁和天花板涂成黑色。

这是渲染上的外观:





幸运的是,墙壁状况良好。



测试黑色涂料。 看起来不错:



最后发生了什么:





工作时间


在建造商拆除最后的腻子时,来自LandauCenter的物理学家组装了Tesla线圈和Jacob's Ladder。

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)于1891年为该线圈申请了专利。 从那时起,它的设计没有太大变化。 您可以从此视频中构建一个简单的转换器版本:


来自Landau的物理学家争论了线圈的主要电路:



现在,让我们看看特斯拉变压器的工作原理:

有一个电压源-220伏。 电流通过一个200瓦的白炽灯泡提供,该灯泡用作限流电阻。 如果没有光,则在打开特斯拉线圈时,断路器将被击落。

电流流向4个变压器。 它们位于塑料容器中,并填充有合成机油。 该油是电介质,可防止电击穿,并在运行期间冷却变压器。

在变压器的出口处,我们得到8400伏特。 电流通过在电机上旋转的两个触点之间的气隙闭合。

发动机运转时,触点闭合,形成振荡电路。 初级绕组具有电感,积累能量的电容器具有电容。

此后,频率超过200 kHz的电流开始在初级电路中产生谐振,部分能量被次级绕组吸收。

结果,我们获得了乌克兰最大的线圈和近一百万伏特的电压。 对于80厘米的线圈高度,结果不错。 但是,要造成任何通古斯陨石,这当然是不够的。

“雅各布的楼梯”是2个铜电极,每个电极长2米。 高压电流也流过它们-大约18,000伏。 在电极之间有空气击穿,电弧上升。



空气中的电弧变成等离子,其温度为5000º。 温暖的空气比寒冷的空气要轻,因此,由于对流,空气会上升,并随之拖动电弧。 当电弧到达电极之间的最大间隙时,它会破裂。 同时,在电极的底部点燃了新的电弧放电,然后重复该过程。

在右边的照片“雅各布的阶梯”上:



它被称为“雅各的梯子”,因为其等级类似于台阶。 这是对圣经中牧师雅各布的故事的参考,雅各布在梦中看到通往天堂的楼梯。



“楼梯”包括:

  1. 通过绝缘子将两个电弧安装在法拉第笼的顶部。
  2. 四个霓虹灯变压器。 它们不像特斯拉线圈那样为油,而是在工厂中填充有固态环氧树脂。
  3. 启动控制板。


测试中


LandauCenter的专家在开业前两个月完成了仪器。 以后的展品必须仔细检查。

线圈中的电流具有皮肤效应-电流流过皮肤表面,不会以任何方式伤害人体。 但是我们还是决定在法拉第笼子前面放一块玻璃防护屏。 额外的保护措施不会造成伤害:当房间的访客是儿童时,最好安全地玩耍。

建筑商完成了装修并安装了网格。 我们考虑了展品的工作时间表。 我们停止了线圈和“梯子”将工作大约一分钟,然后关闭将近5分钟这一事实。 这将有助于避免变压器和其他组件的磨损。 该中心的一名员工此时将告诉访客有关电力的信息,或休息一下。

通过位于法拉第笼子旁边的护板上的按钮激活展览。 在一个盾牌上有一个按钮用于卷轴,在另一个盾牌上有“梯子”。 孩子们一直在努力按下按钮,而中心员工却不看。 但是在展览会结束后,按按钮将不会产生任何结果。 当设备准备再次启动时,防护罩上方的灯会亮起。 如果它们是绿色,则可以再次显示!

在房间中的线圈上工作之后,呼吸非常容易,就像雷雨过后它熄灭了一样。 这是由于这样的事实,在闪电放电后会形成许多臭氧。 臭氧会大量导致头痛,因此提取物会在室内不断发挥作用。

我们安装了法拉第笼,并开始安装保护玻璃,这将有助于防止臭氧过多。 在照片中清晰可见。





线圈和梯子的操作绝对安全。 但也有例外:当线圈工作时,不应将带有起搏器和助听器的人放在房间里。 线圈产生的磁场会影响这些设备的运行-它们可能开始失效。







特斯拉线圈放电器非常嘈杂。 中心工作人员购买了数十个隔音耳机,以使孩子感到舒适。



随附的特斯拉线圈具有强电磁场。 旁边的荧光灯将开始发光。 我们在法拉第笼子上固定了几盏这样的灯。

发现


1月5日,这个房间向所有人开放。













现在,LandauCenter的员工进行互动讲座,并清楚地解释电力的工作原理。 例如,他们说为什么在雷暴天气中您不能走在空旷的地方。 强电磁场出现在地球表面。 在锋利的导体附近,这片土地的张力非常高:树木,电视塔,避雷针,草原上的一个孤独的人。 因此,闪电会击中它们。

为了证明这一点,我们在法拉第笼子里放了一个衣架,用来管理线圈。



Plarium是一家技术公司,我们希望以任何可能的方式推广技术。 去年,他们为uDev开发人员举办了一系列活动,今年,他们与LandauCenter一起开设了一个高能室。 我们坚信,只有通过自己的经历才可能使人们感兴趣。 即使它坚决抵抗并且仍在用祖母的锅炉煮茶,这种科学技术仍使人类向前发展。

实验并学习新事物。 毕竟,特斯拉说:“即使是最小的生物的行动也会导致整个宇宙的变化。”

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN401415/


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