Исследовательская работа "Плазменный шар"

Секция: Физика

Исследовательская работа.

Тема: «Плазменный шар».

Автор работы:

Мрыхин Владислав Юрьевич,
учащаяся 9 А класса
МБОУ Лицей
№3 им. академика В.М. Глушкова.

Руководитель:

Алферова Елена Анатольевна,
учитель физики
МБОУ Лицей
№3 им. академика В.М. Глушкова.

г. Шахты

2019

Оглавление

Введение 3

Цели задачи: 3

1. Плазма 4

2. Получение плазмы 4

3. Как можно увидеть плазму? 4

4. Виды плазмы 5

5. Космическая плазма 5

6. Природная плазма 5

7. Применение искусственной плазмы 5

Вывод 5

Литература: 7

Введение

Фи́зика  — область естественной науки, наука, изучающая наиболее общие ифундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законыфизики лежат в основе всего естествознания.

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Первоначально термины «физика» и «философия» былисинонимичны, поскольку обе дисциплины пытаются объяснить законы функционировании Вселеной. Однаков результате научной революции XVI века физика выделилась в отдельное научное направление.

В русский язык слово «физика» было введено Ломоносовым, когда он издал первый в России учебник физики в переводе с немецкого языка. Первый русский учебник под названием «Краткоеначертание физики» был написан первым русским академиком Страховым Петром Ивановичем. Основные разделы физики - это механика, молекулярная физика, электромагнетизм, оптика, квантовая механика, термодинамика и физика плазмы. Но больше всех мне понравилась именно физика плазмы.

Цели задачи:

• Узнать, что такое плазма

• Узнать, как её можно увидеть

• Узнать её значение в нашем мире и Вселенной.

1. Плазма

Плазма – это ионизированный газ образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов), и является четвёртым агрегатным состоянием.

(Ионизация - Превращение нейтральных атомов или молекул в ионы под влиянием химических процессов, под действием ионизирующих активных излучений, высоких температур и др.)

*Отличительная характеристика плазмы состоит в том, что она хорошо проводит электричество, тем самым являясь сверхпроводником (проводимость может увеличиваться или уменьшаться, в зависимости от ионизации)

1. Получение плазмы

Способ создания плазмы путем обычного нагрева вещества - не самый распространенный. Чтобы получить термическим путем полную ионизацию плазмы большинства газов, нужно нагреть их до температур в десятки и даже сотни тысяч градусов. Только в парах щелочных металлов (таких, например, как калий, натрий или цезий) электрическую проводимость газа можно заметить уже при 2000-3000°С, это связано с тем, что в атомах одновалентных щелочных металлов электрон внешней оболочки гораздо слабее связан с ядром, чем в атомах других элементов периодической системы элементов (т.е. обладает более низкой энергией ионизации).

Общепринятым способом получения плазмы в лабораторных условиях и технике является использование электрического газового разряда. Газовый разряд представляет собой газовый промежуток, к которому приложена разность потенциалов. В промежутке образуются заряженные частицы, которые движутся в электрическом поле, т.е. создают ток. Для поддержания тока в плазме нужно, чтобы отрицательный электрод (катод) испускал в плазму электроны. Эмиссию электронов с катода можно обеспечивать различными способами, например нагреванием катода до достаточно высоких температур либо облучением катода каким-либо коротковолновым излучением, способным выбивать электроны из металла.

1. Как можно увидеть плазму?

Для этого нужно сделать плазменный шар. Поскольку, это один из самый легких способов получить плазму и посмотреть на нее. Что бы изобрести его, нам нужны следующие детали:

1.Лампа накаливания

2.Плата от энергосберегающей лампы

3.Сточный трансформатор

4.Вилка для питания в розетку

5.Патрон и провода с паяльником.

Принцип работы устройства заключается в следующем:

• высокое переменное напряжение, характеризующееся частотой примерно в 30 кГц, попадает на электрод;

• сфера лампы внутри содержит разреженный газ;

• благодаря попаданию на электрод напряжения в парах газа и формируются плазменные разряды.

1. Виды плазмы

У плазмы есть три основных вида:

Искусственная плазма (плазменная лампа, плазменный телевизор)

Природная плазма (языки пламени, молния, северное сияние)

Космическая плазма (все звёзды, межзвёздные туманности, солнечный ветер)

Высокотемпературная плазма (10 000°С и выше)

Низкотемпературная (10 000°С и меньше)

Криогенная плазма (плазма, охлаждённая до низкой температуры)

1. Космическая плазма

Отдельно хочется рассказать про космическую плазму, т.к. она появилась в первые микросекунды рождения Вселенной после большого взрыва и занимает 95% всей вселенной (не учитывая тёмную материю и энергию, природа которых неизвестна). По свой­ст­вам, за­ви­сящим от темп-ры и плот­но­сти ве­ще­ст­ва, и по на­прав­ле­ни­ям ис­сле­до­ва­ния К. п. мож­но раз­де­лить на сле­дую­щие ви­ды: га­лак­ти­чес­кая , звёзд­ная (плаз­ма звёзд и звёзд­ных ат­мо­сфер), меж­пла­нет­ная и маг­ни­то­сфер­ная.

1. Природная плазма

К сожалению, про природную плазму рассказывать нечего. Но можно привести примеры. Это молнии, северные сияния, языки пламени и большинство других природных явлений.

1. Применение искусственной плазмы

В наше время плазма очень востребована, и является основным компонентом большинства современных приборов. На её основе создают плазмотроны, плазменные телевизоры и шары и др.

Вывод

Я считаю, что я выполнил все поставленные перед собой цели, узнав:

• что такое плазма

• её виды

• получение плазмы

И самое главное, как можно её увидеть и получить вполне себе в домашних условиях, воссоздав плазменный шар, сейчас я вам это продемонстрирую.

Литература:

Кистяковский В. А.,. Электроды // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона 

Франк-Каменецкий, Д.А. Плазма - четвертое состояние вещества. - 2-е изд., испр. – М. : Гос. изд-во лит. по атомной науке и технике, 1963.

Смирнов Б.М. Введение в физику плазмы, 1975. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы М: Изд-во: Госатомиздат, 1963 год. 98 стр.