Wysokonapięciowe zjawiska występują dookoła nas. Poniższy film, nagrany przy okazji jednego z pokazów wysokonapięciowych, przedstawia kilka z nich.
Wyładowania ślizgowe
Pokazane zostały one na przykładzie szklanej butli wypełnionej wodą. Dla lepszego efektu wizualnego woda została zabarwiona nadmanganianem potasu. Butla została postawiona na izolatorze wysokonapięciowym, na szklanej płytce. Między dnem butelki a szklaną płytką znajduje się górny koniec uziemionej taśmy metalowej. Z drugiej strony, w korek butli włożona została elektroda, do której doprowadzone zostało wysokie napięcie, rzędu 50-60 kV. Elektroda ta jest na tyle długa, że jej dolny koniec jest zanurzony w wodzie. Obserwując wyładowania można dojść do wniosku, że szklana izolacja w postaci ścianek butli jest na tyle skuteczna (oddziela wodę na wysokim potencjale i metalową płytkę pod dnem butli), że nie dochodzi na tej drodze do przeskoku. Łatwiej jest się rozwinąć wyładowaniom po powierzchni butelki (stąd nazwa: powierzchniowe czy ślizgowe), mimo iż odległość między uziemioną płytką a elektrodą wysokiego napięcia jest wielokrotnie większa niż grubość ściany (denka) butelki. W praktyce, czego nie widać na filmie, pewne mikro-wyładowania pojawiają się również w szkle, czego efektem jest co jakiś czas pęknięcie butelki i konieczność jej wymiany - po prostu zaczyna przeciekać.
Młynek Franklina
Od 30 sekundy przez chwilę możemy obserwować tzw. młynek franklina. W naszym wykonaniu młynek ten jest wygiętym drucikiem w kształt śmigła umieszczonym na ostrzu, żeby zminimalizować opory tarcia. W naszym modelu są dwa takie druciki umieszczone prostopadle do siebie. W efekcie umieszczenia takiej konstrukcji w polu elektrycznym wokół ostrych końców śmigła powstaje na tyle duże natężenie pola elektrycznego, że dochodzi do jonizacji cząsteczek gazu otaczającego wiatraczek. Jony naładowane znakiem przeciwnym do znaku ładunku wiatraka są przez niego przyciągane, a po zbliżeniu się do niego ulegają neutralizacji. Jony o tym samym znaku ładunku są odpychane przez wiatraczek i tworzą obszar naładowany w niewielkiej odległości od ostrza. W wyniku odpychania tych jonów i młynka, wprawiany jest on w ruch.
Drabina Jakuba
Do tego eksperymentu potrzebne są dwa stalowe pręty, które umieszczamy tak, aby ich górne końce były dalej niż dolne. Jeden z prętów połączony jest do ziemi (czyli ma potencjał ziemi - zazwyczaj 0 V), zaś drugi będzie połączony do źródła wysokiego napięcia. Jeśli napięcie to będzie wystarczająco wysokie to dojdzie do zapalenia się łuku elektrycznego na dole układu prętów, ponieważ tam jest najmniejsza odległość między nimi. Ponieważ taki łuk charakteryzuje się bardzo dużą temperaturą i nagrzewa powietrze dookoła siebie, a w szczególności nad sobą, stąd to ciepłe powietrze zaczyna się unosić. Wraz z nim unosi się łuk elektryczny, ale jak zwrócimy uwagę to ze wzrostem wysokości zwiększa się także odstęp między prętami. W pewnym momencie jest on na tyle duży, że łuk gaśnie. Jeśli w dalszym ciągu będziemy podtrzymywać wysokie napięcie na jednym z prętów to łuk zaświeci się znowu (znowu na dole) i cała wędrówka wzwyż się powtórzy. W praktyce takie rozwiązania stosowane są do ograniczania przepięć mogących uszkodzić wrażliwą część instalacji elektrycznej i włączonych do niej urządzeń. Będąc w pobliżu trakcji kolejowej lub tramwajowej możemy takie charakterystyczne rożki zaobserwować na niektórych ze słupów. Są one tam umieszczane właśnie w celach ochrony przed przepięciami, będącymi skutkiem np. wyładowań piorunowych.
Generator Tesli
Często w mowie potocznej mówi się o generatorze Tesli, a w rzeczywistości jest to transformator Tesli. W praktyce jest to transformator powietrzny wytwarzający wysokie napięcie rzędu milionów woltów, a twórcą cewki wysokonapięciowej jest Nikola Tesla - stąd nazwa. Nie wchodząc w szczegóły konstrukcyjne, jest to urządzenie działające z wykorzystaniem zjawiska rezonansu między kondensatorem i cewką pierwotną a podobną parą będącą obwodem wtórnym. Obrazowo można napisać, że energia z kondensatora pierwotnego jest "przesyłana" do obwodu wtórnego a następnie "zwracana" do pierwotnego. Cały cykl powtarza się z częstotliwością rezonansową. Efekty działania możemy obserwować jako serię widowiskowych wyładowań, ale też czasem zjawisko to wykorzystywane jest w urządzeniach takich jak jonizatory powietrza.
Komentarze
Prześlij komentarz