如何使用等离子弧为刀片增加清晰度?

如果我现在问你想从电影和科幻小说中看到什么技术,我想你们大多数人都会回答-来自《星球大战》的等离子剑。 您必须承认,通过轻按一下按钮就能从一个小刀柄中释放浅色的叶片,与金属融化并与遥远星球上的敌人作战,同时挥舞着如此熟悉和熟悉的嗡嗡声,这是有一些事情的。



如果您是这个畅销书的忠实拥护者,或者热衷于将奇妙的事物转化为现实,那么本周五的帖子适合您。

不幸的是,我们能够以个人光剑的形式给等离子的那一天距离很远。 等离子体的主要特征是它由带电粒子组成。 它们被电离,并且实际上可以导电。 等离子体目前是一件令人难以置信的热点,这就是为什么它在许多科幻小说中经常被用作刀片的原因。 在sai-fi宇宙中,如果将等离子体加热到足够的温度,它将点燃或熔化固体。

关于如何从等离子获取刀片的最常见解释是,等离子形成磁场,这是因为等离子是由带电粒子构成的,并且带电粒子会暴露于磁场,特别是当它为正时带电粒子沿特定方向移动。 在相反方向移动的磁场中,粒子将受到洛伦兹力的影响。 因此,您可以控制刀片的形状。 所有这些不同的方向和作用力都称为右手法则。 实际上,我们在变压器的一侧有一个钕磁铁,在另一侧有一个常规的铜电极。 洛伦兹的部队必须以《星球大战》宇宙中常见且可识别的锥形剑的形式形成弧线。

现实生活中定向等离子体的最佳例子是Wendelstein 7-X(W7-X)反应堆,它是德国格赖夫斯瓦尔德(Greifswald)建造的实验性恒星发生器。



它形成复杂的甜甜圈状带状等离子体,并将其包含在70个带有冷却氦气的超导磁体中。 简而言之,这确实是一件疯狂的事情。 内部等离子体的温度可以达到5550万摄氏度( 作为参考,我们太阳的核心温度为1500万摄氏度 )。 同时,超导磁体应冷却到-270摄氏度,这比绝对零值高出几度。 这两个温度彼此相距30厘米。 这大约是A4纸的长度。 现在想象一下,一方面您的温度比整个宇宙中最冷的绝对温度高约3度,另一方面您的温度比太阳核心高约4倍,而且您的头很容易介于这两个极端之间。
但是,以上所有这些都没有阻止Allen Pan创建手动等离子切割机。

用这种方法形成和保持等离子体的困难之处在于,您需要一种非常强大且非常奇怪的磁场形式来制造叶片。 另外,您所要做的就是将其附着到内部的超导磁体上,然后以某种方式将这个磁场投射到距离您半米的地方,而通常磁场会随着距离的增加呈指数下降。 因此,艾伦·潘(Allen Pan)实际上更喜欢等离子磨边的金属刀片。 想象和应用这样一种机制会容易得多,在这种机制中,等离子体会在距载体几厘米的距离内(而不是半米的距离)形成并形成。
艾伦没有超导磁体,因此他将无法使用磁场,特别是因为他的刀片需要等离子低于5550万摄氏度。

他所做的是使用他的Sam Jacob楼梯,只是这一次他添加了一个电风扇,从而在两个电极之间直接吹出必要的空气。 电弧使空气流电离,并在称为非热或电弧等离子体的两个电极之间形成冠冕等离子体的看上去很酷的薄片。 在工业上,此方法用于对表面进行消毒或准备进行绘画。 我认为它看起来像是甜美的血浆匕首。



假定可以用更高的电压和更平滑的层流使叶片膨胀,但是到目前为止,该机构更适合于等离子弯刀,而不适合于剑。 当使用等离子叶片时,该设备与Ghostbusters特性的设备有些相似-它不紧凑且不方便,因为目前向叶片供应空气的最佳方法是鼓风机。 当然,在将来,人们将能够将这个武库纳入到保护地球的范围内,创建一个微型喷气发动机来帮助他们,并且剑本身的设计可能会更容易,更紧凑。 但这一切都在以后。

重要说明: 在这种类型的叶片中,等离子体的温度不如反应堆中的温度高,这并不意味着它是安全的,因此请勿尝试在家中重复进行。



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN425437/


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