Принцип Кирлиан-эффекта (свечение предметов в электромагнитном поле)

Оглавление

Введение

1. Аппаратура для Кирлиан-эффекта

1.1 Суть эффекта Кирлиан

1.2 Искровой генератор

1.3 Катушка прерывателя

1.4 Резонатор

1.5 Дисковая обкладка

2. Современные схемы Кирлиан – прибора и компоненты для их сборки

2.1 Схема №1

2.2 Схема № 2

2.3 Схема № 3

2.4 Осциллятор и двухкаскадный усилитель

2.5 Электроды

3. Особенности использования

3.1 Влияние напряжения и частоты

3.2 Контактная фотография

3.3 Фотография через прозрачный электрод

3.4 Меры безопасности

4 Применение Кирлиан - прибора

4.1 Исследование твердых не живых предметов

4.2 Исследование жидкостей

4.3 Исследование органических материалов

5 Проблемы применения

6 Вывод

Введение

Принцип Кирлиан - эффекта (свечение предметов в электромагнитном поле) было открыто еще в 1777 году профессором Лихтенбергом: изучая электрические разряды на покрытой порошком поверхности изолятора, наблюдал характерное свечение. Спустя почти столетие это свечение было зафиксировано на фотопластинке и получило название "фигур Лихтенберга". В России в середине прошлого века известный по тем временам учёный Наркевич-Иодко, поверив крестьянину, видевшему разноцветные света вокруг людей невооружёнными никаким прибором глазами, изобрёл очень простое электрическое устройство, позволившее запечатлеть это свечение на фотопластинке. 1882 год стал для учёного годом признания его открытия. Свой способ фотографирования Наркевич-Иодко назвал электрографией. О нём писали как об учёном, опередившем своё время. Демонстрационные опыты Николы Тесла в 1891-1900 годах наглядно показали возможность газоразрядной визуализации живых организмов. Тесла получал фотографии разрядов обычной фотосъёмкой. Фотоаппарат снимал в токах высокой частоты предметы и тела. Но сложность использовавшейся тогда аппаратуры для получения электрографических снимков препятствовала широкому распространению метода. Все говорили о фиксации неизвестных науке видов излучения. С 1905 года, под натиском новых идей в физике и революционной ситуаций в обществе, эти работы были надолго забыты. И только в тридцатые годы российские изобретатели - супруги Кирлиан заново подошли к этим исследованиям. Десять лет супруги Кирлиан в домашней лаборатории создавали и усовершенствовали прибор позволяющий производить исследования свечения объектов в электромагнитном поле (в качестве источника высоковольтного высокочастотного напряжения был применен видоизменённый резонанс-трансформатор Тесла, работающий в импульсном режиме), делали тысячи высокочастотных снимков изучая механизмы и возможности неведомого прежде явления.

О приборе супруг Кирлиан и об аналогичных приборах будет идти речь в данной курсовой работе.

Целью данной курсовой работы является отбор и систематизация теоретического материала по основным принципам работы и сбора оборудования для наблюдения Кирлиан - эффекта.

Объектом исследования является различные схемы Кирлиан - оборудования и процесс их сборки.

Предметом исследования выступают некоторые аспекты применения Кирлиан - прибора.

Поставленная цель актуализируется в следующих задачах:

1. Проанализировать научную, научно-популярную и учебно-методическую литературу по теме исследования и выявить существующие разновидности Кирлиан - приборов.

2. Проанализировать способы сборки и применения Кирлиан приборов.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

-     анализ литературы по рассматриваемой работе;

-     систематизация отобранных материалов.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что рассмотренные материалы могут использоваться на внеурочных (в т. ч. кружковых) занятиях по радиоэлектронике, а рассмотренные приборы наверняка являются будущим медицины.

1 АППАРАТУРА ДЛЯ КИРЛИАН-ЭФФЕКТА

1.1 Суть эффекта Кирлиан

Принцип работы Кирлиан-прибора очень прост. На один электрод подаётся высокое переменное напряжение с высокой частотой - от 1 до 40 киловольт при 200-15000 Герц. Другим электродом служит сам объект. Если объектом служит человек, то он ни в коем случае не заземляется. Если объект представляет собой предмет неживой природы, то его необходимо заземлить. Оба электрода разделены между собой изолятором и тонким слоем воздуха, молекулы которого подвергаются диссоциации под действием сильного магнитного поля, возникающего между электродом и объектом. В этом слое воздуха, находящемся между объектом и электродом, т.е. в сильном магнитном поле, происходит три процесса.

Первый процесс заключается в поляризации и разрыве молекул воздуха, который на 78 процентов состоит из молекулярного азота (N2). Этот процесс приводит к образованию атомарного азота, который в больших концентрациях вреден для человеческого организма. Поэтому с кирлиан-прибором необходимо работать в хорошо проветриваемом помещении.

Второй процесс - это процесс получения электронами молекул воздуха (N2 - 78%, O2 - 21%) достаточного количества энергии, необходимой для отрыва от молекулы. Эти освободившиеся электроны, наряду с ионами, образуют некий небольшой ток между объектом и электродом, который впрочем, при правильной регулировке рабочего напряжения неопасен для человека. Результаты второго процесса видны в форме газового разряда по каналам так называемой короны, которая образуется вокруг объекта. Форма короны свечения, её плотность, вкрапления и т.п. определяются собственным магнитным полем объекта.

Третий процесс - это получение электронами молекул воздуха энергии, которой недостаточно для отрыва от молекулы. При этом происходит переход электронов молекул воздуха на более высшие атомарные уровни и обратно. При этом скачке электрона происходит излучение кванта света. Величина скачка электрона молекулы воздуха зависит от собственного магнитного поля исследуемого объекта. Поэтому в различных точках поля, окружающего объект, электроны получают разные импульсы, т.е. перескакивают на разные атомарные уровни, что приводит к испусканию квантов света разной длины. Последний факт регистрируется человеческим глазом или цветной фотобумагой в качестве различных цветов, которые в зависимости от объекта могут окрашивать корону свечения в разные цвета.

1.2 Искровой генератор

Аппаратура, применяемая в первоначальных опытах, состояла из генератора ТВЧ, резонатора, катушки прерывателя (рис.1).

Генератор ТВЧ превращает опасный для человека электрический ток в безопасный. Такой генератор должен работать с частотой приблизительно в 75 — 200 тыс. колебаний в секунду; колебания импульсные, резко затухающие. Каждый импульс не должен нести большой энергии, чтобы она не могла оказывать на организм теплового или раздражающего действия. Его длительность— 50—100 миллионных долей секунды.

Рис. 1 Искровой генератор:

1-— конденсатор на 4—10 мф, 600 вольт; 2 и 3—конденсаторы на 0,25 мф, 1500 в; 4—конденсатор на 0,5 мф, 1000 в; 5— конденсатор на 1 мф, 690 в; 6 — конденсатор на 2500 мф, 2500 в (емкостная защита); 7—коммутатор переключения частоты; 8 и 9 — дроссельные регуляторы (типа реостата накала радиоламп); провод медный ПБО, 1,5 мм, по 100 витков; 10 — первичная обмотка резонатора (автотрансформатора), 9—10 витков, провод 3х1 мм (ПБО); 11 — вторичная обмотка резонатора, 3000 витков, провод ПЭШО 0,2 мм; 12 — обкладки конденсатора; 13 — педаль.

Искровой же генератор еще при монтаже настраивается на одну доминирующую частоту, но, как и каждая искра, сопровождается целой гаммой других частот. Поэтому здесь выделять определенные детали не удастся. Но зато на снимке будет отчетливо изображена структура фотографируемого предмета с множеством деталей, которые резонировали на эту гамму частот.

Таким образом, оба генератора, ламповый и искровой, дополняют друг друга. Поскольку искровой генератор обладает большими возможностями, мы в основном работаем с ним. Этот генератор (рис. 1) состоит из катушки прерывателя, колебательного контура и педали для ножного включения.

1.3 Катушка прерывателя

Катушка прерывателя (рис. 2) выполняется из гетинакса, фибры или дерева вырезать (две пластинки шириной 60, длиной 80 и толщиной 3 мм) в просверленные отверстия вклеивается для сердечника картонная трубка с внутренним диаметром 22 мм так, чтобы расстояние между боковыми пластинками катушки было 65 мм. Трубку для сердечника можно сделать из жести, развернув ее края 2 так, чтобы пластинки 1 не могли сойти с трубки. Металлическая трубка должна быть обязательно с одной стороны разрезана вдоль оси (щель — 3 мм), иначе так, чтобы расстояние между боковыми пластинками катушки было 65 мм. Трубку для сердечника можно сделать из жести, развернув ее края 2 так, чтобы пластинки 1 не могли сойти с трубки. Металлическая трубка должна быть обязательно с одной стороны разрезана вдоль оси (щель — 3 мм), иначе при переменном токе она станет как бы замкнутым витком трансформатора, где начнет индуцироваться ток большой величины, и катушка сгорит. Металлическую трубку надо изолировать несколькими оборотами плотной бумаги 3, которые будут сдерживать боковые пластины катушки от сползания. Для диэлектрической прочности бумагу желательно пропитать шеллаком или нитролаком, а трубку покрыть внутри изолирующим лаком, чтобы пластинки сердечника не замыкали ее, и набить полосками трансформаторной стали; они должны на 3—4 мм выступать с одной стороны катушки, на которой просверлены четыре отверстия диаметром 4 мм для крепежных болтов 6,9 и 14.

Рис 2 Катушка прерывателя.

Прерыватель делается по форме, указанной пунктиром, из стальной (трансформаторной) пластины; на одной стороне ее пробивается отверстие для крепления 6, на другой стороне приклепывается вольфрамовый контакт 7 диаметром 4 мм. Другая пластина прерывателя 8 изготовляется из жесткой латуни или другого немагнитного материала (иначе она под действием магнетизма сердечника начнет колебаться в такт с первой пластиной, и генератор будет работать нечетко); в ней по углам делаются три отверстия диаметром 4 мм. Они должны совпадать с отверстиями первой пластины; одно из них продолговатое — для свободного перемещения пластины вдоль болта 9 при регулировке.

Втулки 10 и 11 служат упором при установке пластин прерывателя. Для простоты их можно свернуть из полоски жести. Болт 9 с гайкой 12 является регулятором при настройке искрового промежутка. Пружина 13 должна быть жесткой, чтобы пластина 8, зажатая между пружиной и гайкой, при колебательных движениях пластины 5 не вибрировала.

К болту 6 подключается один конец обмотки катушки. Болт 14 и второй провод обмотки 15 подключаются к электросети через выводные контакты.

Обмотка катушки 16 должна быть сделана из провода диаметром 0,35 мм с эмалевой изоляцией, а лучше с бумажной оплеткой. С такими габаритами у катушки при напряжении 220 в должно быть 3500—4000 витков (генератор может работать и при напряжении 127 в). При намотке катушки проводом с эмалевой изоляцией необходимо каждый слой обмотки изолировать одним или двумя оборотами конденсаторной или другой тонкой бумаги. Катушка обматывается с отступом от боковых ее стенок (пластин) на 3—4 мм, иначе крайние верхние проводники провалятся (между пластиной и обмоткой), и в изоляции будет пробой.

Сердечник катушки 4 должен быть туго набит полосками из трансформаторной стали, чтобы под действием магнитных сил отдельные листы не высовывались навстречу пластине 5. Сердечник закрепляется лаком.

Вольфрамовые контакты 7 должны быть всегда чистыми и отполированными. Это предохраняет их от сгорания (эрозии).

1.4 Резонатор

Второй важный узел генератора — колебательный контур, с катушкой самоиндукции, имеющей повышающую напряжение обмотку (резонатор Удена).

Основанием катушки резонатора длиною 180 мм (рис. 3) служит трубка 1 из бумаги (4—5 оборотов). На расстояние 80 мм от края, прокалывается в трубке отверстие, куда просовывается провод 3; выводится из трубки на 80—100 мм.

Хорошо изолированный провод должен быть в диаметре 0,2—0,25 мм, эмаль — с шелковой или бумажной оплеткой. Обмотку 2 производится вплотную, виток к витку, не более 100 витков в одном ряду — в противном случае между смежными рядами будет слишком велика разность потенциала и произойдет междурядный пробой.

Рис. 3 Резонатор (автотрансформатор).

Каждый ряд обмотки обворачивается двумя или, если бумага тонкая, то и тремя оборотами (с нахлесткой) чистой бумаги. Ширина изолирующего слоя бумаги равна длине трубки—180 мм. На трубку, таким образом, наматывается до 30 рядов (3000 витков). После окончания обмотки покрывается слоем в три-четыре оборота писчей бумаги 9, через которую пропускаем конец обмотки 5. Это — повышающая, т. е. вторичная, обмотка. Смещение обмотки 6 по отношению к трубке обусловлено выходящим проводом 3. Между проводом 3 и шиной 8 может быть воздушное пробойное перекрытие во время работы генератора на больших напряжениях. Правая сторона резонатора, залитая парафином, от этого застрахована.

Первичная обмотка наматывается в том же направлении на вторичную, шиной 3,5´1 мм либо проводом с эмалевой или бумажной изоляцией (диаметром 1,2 мм) в три параллельных проводника (наматывается 9—10 витков). Концы обмоток припаиваем к высоковольтному конденсатору на 2500 пикофарад (емкостная защита).

По окончании намотки автотрансформатора высокой частоты его необходимо часа три поварить в белом парафине до обезвоживания бумаги, до полного пропитывания катушки. Катушка после отвердевания в парафина остужается. Потом снова нагревается парафин, погружается в него катушка и, не давая ей нагреться, быстро вынимается. Так необходимо поступать несколько раз, пока вся катушка не будет залита парафином и у обмотки не останется воздушных пузырьков.

Автотрансформатор выдерживает до 200 тыс. в эффективного напряжения.

Индуктивный регулятор делается по типу обычного реостата для регулировки накала радиоламп, но больших размеров. На полоску из фибры или алюминия, изолированного лейкопластом, толщиной 1,5—2, шириной 15 и длиной 160— 180 мм, наматывается медная с бумажной изоляцией проволока 1,5 мм. В одном регуляторе полоска остается ненамотанной на 15—20 мм, чтобы можно было его выключать. Полоска с намоткой сворачивается в кольцо. Концы ее закрепляются на угольнике винтами или заклепками. В центральное отверстие угольника проходит ось ползущего контакта. Обмотка пропитывается лаком для закрепления ниточной оплетки. На ребре полоски наждачной или стеклянной бумагой счищаем изоляцию (для коммутации между проволокой и ползучим контактом).

Устройство ясно видно на рис. 1. Верхняя дека педали должна быть тщательно изолирована от токонесущих деталей. Рекомендуется покрыть педаль добавочным изолирующим слоем из гетинакса, текстолита или эбонита: когда экспериментатор испытывает на себе аппарат, гвозди обуви могут соприкоснуться с токонесущими частями педали, и ток технической частоты пройдет через него.

Контакты изготовляются из жести. Пружина из трансформаторной стали является продолжением верхнего контакта. Оба контакта электрически связаны с двумя болтами, к которым крепятся провода. Подводящие клеммы педали закрываются щитком из диэлектрического материала.

Для защиты колебательного контура от технической частоты: и для повышения пробойного напряжения конденсаторов их монтируют последовательно (рис. 1).

Страницы: 1, 2