electrostatic

Electrostatics is a branch of physics that deals with the phenomena and properties of stationary or slow-moving electric charges with no acceleration. read more at WikiPedia

  • qq kVolts=quelques cm d&39;étincelles

    Extrait du catalogue Marklin 1900(cliquer pour élargir)

    Crée par le physicien Ruhmkorff (né à Hanovre, mais installé en France)en 1850. C&39;est la réunion de deux bobines emboitées: une primaire (la plus interne) composée de peu de tours, et d&39;une secondaire qui comporte plusieurs milliers de tours. La variation de flux dans la première bobine crée une une variation de flux magnétique embrassée par la seconde et qui selon la loi de Lenz donne une variation de courant brève (ici Vp/vs=Np/ns). Il suffit au moyen d&39;un rupteur mécanique de rétablir et d&39;interrompre rapidement le courant dans la bobine primaire pour entretenir les étincelles. Si cela reste simple à décrire, il reste beaucoup de problème d&39;isolement, de self induction, de fréquence qui compliquent la réalisation d&39;une bobine avec un bon rendement. (ma version à moi se compose d&39;une bobine de voiture, parfaitement optimisée, mais beaucoup moins belle). Attention le courant est trés important!
  • 250 000V de ddp

    J&39;ai construit cette machine en 1997, pour un coût modique :

    • 2 disques de verre fumé 280 FRF coupé par un professionnel.
    • 45 FRF de feuillard de cuivre en 5/10 mm et un Copain m&39;a coupé 86 celulles avec une machine à eau três hautes pression industrielle. Précision de coupe et régularité (Merci Samuel K.)
    • 2 manches de petit marteau (35 FRF) et des tiges en laiton de modélisme pour 50 FRF.
    • Des essences rares (acajou pour les montants, noyer massif pour les plateaux) et hêtre merdique pour les montants verticaux. Un peu d&39;Ivoire pour les piêces fines (interrupteur).
    • 2 Bouteilles de verre, 4 sphêres en laiton de récupération (petite horloge kitsch taiwanaise), feuillard de plomb pour le circuit et les armatures des capacités.
    • Petits boulons crénelé et tiges filetées.

    Le plan et les côtes de la machine me sont propre, mais on trouve dans la littérature des exemples de ces machines.

    Extrait du catalogue Marklin 1900(cliquer pour élargir)

     
    Quelques accessoires:  

    Principe de fonctionnement :

    C&39;est une machine qui crée des charges électriques par influence, en faisant tourner en sens inverse deux plateaux isolants munis de secteurs métalliques , devant des peignes qui servent de collecteur. Chaque plateau reçoit deux balais qui frottent les plateaux de part et d&39;autre des disques, c&39;est le frottement des balais sur l&39;alternance de secteurs isolants et conducteurs qui créent les charges. Ces charges sont collectés par des peignes qui récoltent les charges (pouvoir des pointes) et les concentrent dans des bouteilles de Leyde (gros condensateur constitué de bouteille de verre remplie de clinquant d&39;aluminium) et qui se trouvent dans les montants. Lorque la résistance de l&39;air devient insuffisante devant le différence de potentiel stocké dans les condensateur, une étincelle jaillit. Cette machine est d&39;une régularité exemplaire, et ne nécessite aucun réglage quelque soit l&39;humidité ambiante dans l&39;air. Attention cette machine n&39;est pasun jouet.
    Ma machine :(cliquer pour élargir)

    Une vieille photo, il manque les secteurs et le circuit externe . Bientôt la finale, juste le temps de développer mes photos !

    Ex de réalisation Science & Vie (rubrique Physique Amusante : Renaud de LA TAILLE)

    ionisation d&39;un gaz

  • 100 000V de ddp et plus

    Les sphères à plasma sont des sphères en verre qui créent des étincelles filantes vers la face externe de la sphère et qui se concentrent sous vos doigts si on la touche. J'en possède une pour l'instant une de 16 cm et une de 35cm de diamètre.

    Comment ça Marche ?

    Le globe en verre contient typiquement un mélange de gaz inerte à pression réduite. La pression est en-dessous la pression atmosphérique pour favoriser les longues étincelles, permettre d'avoir un voltage moins important, éviter les pertes lumineuses. Si la pression est trop basse, l'étincelle sera large et floue. On estime la pression à environ /10 ou 1/20 de la Pression atmosphérique.

    L'électrode centrale est recouverte de verre. La sphère se compose de deux sphères concentriques en verre emboitées et jointes hermétiquement. La sphère centrale est généreusement remplie de paille de fer. C'est par cette electrode que l'on applique le voltage haute-tension AC ou DC, qui va traverser le verre et franchir l'interface gazeux. Les valeurs typiques sont de l'ordre de 10000 volts à la fréquence de quelques kilohertz (100 kHz). On se limite à cette fréquence car elle permet d'avoir un courant d'un milli Ampère et de ce fait de ne pas provoquer un flux de courant trop important synonyme d'échauffement sous le doigt.

    A mesure que le plasma est crée, il devient chaud, et comme l'air chaud monte, il se crée un mouvement de convection à l'intérieur de la sphere qui fait monter les étincelles.

    Il y a émission de lumière par émission spontané (un peu le principe de pompage des lasers). Cela signifie qu'une particule (molecule, ion ou atomes) est dans un état instable (instable si elle a un niveaux d'énergie atomique plus élevé que la normale et se trouve sur une orbite atomique plus proche du noyau). Elle émet spontanément un photons avant de se retrouver dans un état stable. Chaque fois qu'une particule passe du même état haut aux même état bas, un même photon sera émis. La seule facon de changer la couleur est de changer le gaz ou la réaction se produit.

    La seule facon pour une particule d'être excité est qu'une autre particule passe a toute vitesse près d'elle avec suffisament d'énergie. L'électron va transférer son énergie à la particule par transfert. Dans une sphère standard de 16cm, on estime le nombre de particule à environ 100 milliard de milliards, 2500 particules ont a peu près l'épaisseur d'un cheveu.

    La plupart des sphères contiennent du xénon, krypton ou un mélange avec au moins du néon. Le xénon favorise les étincelles, conduit très peu la chaleur et la confine au niveau de l'électrode centrale, alors que le xénon et le krypton favorise les fumerolles très lumineuses.

    Malheureusement, le xénon est aussi très cher et n'est utilisé que dans les sphères qui possèdent la pression interne la plus faible. La machine n'est pas dangeureuse mis a part sa relative fragilité (verre souflé)

    Couleurs et effets des différents Gazs:

    Helium Etincelles brillantes blanches-orangées-jaunes comme dans les lampes au sodium HP. Les couleurs sont variables selon la pression, dimension, courant, et dimension de la sphère.
    Néon Etincelles rouges et orangées à leurs extrémitées. Mélangé avec d'autres gazs il perd ses couleurs mais conserve l'aspect orangé/rosé aux extrémitées.
    Carbon Dioxide Etincelles bleues/blanches très lumineuses. On évite bien sur le contact de l'électrode centrale avec ce gazs non inerte et moins nobles. Il nécessite une tension plus élevée. On utilise des gazs ou vapeurs mono-atomique qui nécessitent moins de tension.
    Azote Etincelles blanches ou roses-grises ou légèrement orange. Plus généralement gris ou lavande pour les petites tensions. La couleur apparente dépend des autres couleurs avec qui elle contraste. Nécessite un voltage important.
    Air, Oxygène, vapeur d'eau Mauvais rendement et peu de luminosité. Risque de corrosion avec l'électrode centrale.
    Argon Etincelles violettes/lavande. Extrémitées bleu-violette-lavande.
    Argon + néon 99.5% neon + 0.5% neon. Mélange qui requière un voltage faible.
    Argon + Azote Etincelles blanches ou rose pâles.Extrémitées bleu-violette-lavande. Nécessite un voltage plus important que l'argon pure.
    Krypton Générallement blanches ou grises voire gris-verdâtre sous une tension faible.
    Xenon Blancs bleuté. Flou et très gris selon la lumière du fond. Flou et très gris(lavande) sous une pression faible et faibles courants.

    Nota : Il faut environ 1.1 kilovolts par millimètres

  • Une superbe machine d'un diamètre de 50 cm.
    je possède une plus petite de 25cm de diamètre.

    Principe de fonctionnement

    Entre 2 épais disque de verre (épaisseur totale 1.5 cm), on trouve un gaz en sous pression (cela favorise les étincelles) et aussi une grande quantité de petites billes en polycarbonate (qui font jouer le role de condensateurs et propager aléatoirement de proche en proche l'étincelle). Un générateur haute tension et voila le résultat. Le fonctionnement de la machine est réglable : motifs, puissances et réponses aux bruits ambiant. La machine n'est pas dangeureuse hormis sa relative fragilité (disque de verre)

  • Je recherche: vous possédez une sphère métallique creuse (pas métallisé en surface)de 20 ou 30 cm (voire plus?) de diamètre? contacter moi

    Mon rêve : Une machine Van De Graph !

    Différence de potentiel illimitée proportionnel au diamètre de la sphére, 25 cm d'étincelles pour une petite machine

    C'est encore une machine à influence comme la machine de Wimshurst. Cette fois ci on transporte des charges crée par frottement sur un tapis roulant vers un cylindre de Faraday ou elles vont s'accumuler. La différence de potentiel va s'accroîte entre la base et la sphére jusqu'au moment ou les pertes par effluves dues à l'ionisation de l'air vont limiter la charge. EDF utilise des machines de ce type de la taille d'un dongeon !. Les difficultés de réalisations sont doubles : trouver une sphère métallique (et non pas métallisé, car sinon les étincelles provoqueraient des points isolants en projetant du métal liquide), et un ruban en caoutchouc capable de transporter les charges.

    Ex de réalisation Science & Vie (rubrique Physique Amusante : Renaud de LA TAILLE)