Wie funktionieren Plasmalampen? [geschlossen]

Ich habe versucht zu verstehen, wie Plasmalampen (oder Plasmakugeln, laut Wikipedia) funktionieren und warum man keinen schrecklichen Feuertod stirbt, wenn man sie berührt. Was ich bisher habe, ist, dass die Mittelelektrode mit einem Hochspannungs- und Hochfrequenzeingang gespeist wird. Aufgrund der hohen Spannungen ionisiert das Gas und Sie erhalten die Plasmafilament-Dinge. All dies macht Sinn, aber ich habe einige Fragen, die ich nicht beantworten kann (oder die ich online nicht finden kann). Erstens in Bezug darauf, wie Strom tötet:

  1. Welcher Strom wird benötigt, um Ihnen zu schaden? Ich habe von dem Milliampere-Strom gehört, der Flimmern verursacht, aber ich spreche von tatsächlichen Verbrennungen und brennenden Menschen. Menschliche Körper sind Widerstände typischerweise im MOhm-Bereich (wie von meinem Multimeter und mir bestätigt). Selbst bei Netzspannungen (220, wo ich wohne) ist das ein lächerlich kleiner Strom, nicht einmal Milliampere. Außerdem beträgt die Verlustleistung etwa 0,1 W, was nicht besonders schädlich sein sollte. Kann man sich (bei Trockenheit) mit Netzspannung schwer verbrennen?

    Nun zum Plasmaball-Teil:

  2. Was ist ein gutes Ersatzschaltbild für den Ball? Vielleicht könnte ich es besser verstehen, wenn jemand eine Ersatzschaltung liefern könnte.

  3. Warum muss es hochfrequent sein? Würden nicht ein paar kV das Gas genauso ionisieren?

  4. Welche Teile der Lampe sind geerdet? Es scheint einen Unterschied zu machen, ob Sie geerdet sind oder nicht, wenn Sie es berühren. Warum konzentriert sich das Filament auf Ihren Finger, wenn Sie es berühren? Es scheint, als würden Sie einen Stromkreis mit Masse schließen, aber das scheint wegen Frage 1 seltsam zu sein.

  5. Warum ist das nicht extrem gefährlich?!?! Unter richtigen, aber nicht zu unwahrscheinlichen Umständen, wenn Sie auf dem Boden stehen und einen geringen Widerstand bieten, würde die Mittelelektrode im kV-Bereich einen Strom im Ampere-Bereich oder sogar mehr ausgeben (vorausgesetzt, die Referenz der Mittelelektrode ist tatsächlich geerdet). Das sollte dich zumindest dort braten, wo du stehst, wenn es nicht vorher ein Flimmern verursacht. Ich verstehe, dass es ziemlich dumm wäre, eine dieser Lampen anzufassen, die barfuß auf dem Boden stehen und nass sind, aber Sie würden nicht nur geschockt sein, ein paar Ampere würden für ein grausames Spektakel sorgen, oder? Wie kann man so etwas der Öffentlichkeit verkaufen? Ich habe Leute sagen hören, dass es wegen der hohen Frequenz nicht so schädlich ist, aber wie kann das der Fall sein? Hört der menschliche Körper auf, sich bei hohen Frequenzen wie ein Widerstand zu verhalten?

  6. In ähnlicher Weise, wenn ich die Lampe auf einem Metalltisch hätte und jemand sie umkippen würde, müssten ein paar Kilovolt, die gegen Masse kurzgeschlossen sind, ein Feuerwerk erzeugen. Ist das nicht wirklich gefährlich? Ich weiß, dass die Stromversorgung im Inneren wahrscheinlich nicht in der Lage sein wird, die Stromstärke zu liefern, und die Spannung abfällt, was zu einem geringeren Strom führt, aber ist das nicht sowieso wirklich gefährlich?

Zu viele Fragen.

Antworten (2)

ANTWORT AUF FRAGE 1

Ihr Multimeter ist die falsche Methode, um den Körperwiderstand zu messen. Der menschliche Körper hat wenige Kiloohm! Wenn der Mensch elektrisiert ist, liegt die effektive Impedanz zwischen 1000 und 5000 Ohm (nicht Kilo, nicht Mega!).

IEC sagt (Text aus Wikipedia):

The International Electrotechnical Commission gives the following
values for the total body impedance of a hand to hand circuit for dry
skin, large contact areas, 50 Hz AC currents (the columns contain the
distribution of the impedance in the population percentile; for
example at 100 V 50% of the population had an impedance of 1875Ω or
less)

Voltage  5%          50%          95%
25 V     1,750 Ω     3,250 Ω    6,100 Ω
100 V    1,200 Ω     1,875 Ω    3,200 Ω
220 V    1,000 Ω     1,350 Ω    2,125 Ω
1000 V   700 Ω       1,050 Ω    1,500 Ω

Siehe auch: Stromschlag auf Wikipedia

Der menschliche Körper ist kein Widerstand!!! Es ist nicht linear. Es beinhaltet:

  • Elektrolyte und sie verhalten sich bei unterschiedlichen Spannungen oder Strömen sehr unterschiedlich
  • Zellen (biologisch), einige von ihnen wirken wie kleine Kondensatoren und leiten Hochfrequenz besser als nur ein Widerstand

Die Energie, die in der Lage ist, das menschliche Herz zu stoppen oder Kammerflimmern zu verursachen, kann geringer sein, als Sie denken.

ANTWORT AUF FRAGE 2

Ich bin mir nicht sicher, ob dies das ist, was Sie wollen. Dies ist ein sehr vereinfachtes Ersatzschaltbild für Plasmakugel und Mensch:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Entschuldigung für die schlechte Bildqualität, ich habe nur Farbe auf diesem Notizbuch)

Wenn Sie die Spannung an Widerständen berechnen, werden Sie feststellen, dass der Typ mit dem Schnurrbart eine sehr kleine Spannung erhält. Das meiste davon ist ein Widerstand, der den Glaswiderstand darstellt. Ich bin mir nicht sicher, wie groß der Glaswiderstand sein kann (abhängig von Glastyp, Dicke usw.), aber ich bin mir fast sicher, dass das mehr als 1 GOhm ist. Wenn jemand denkt, ich liege falsch - bitte hinterlassen Sie einen Kommentar, ich werde das korrigieren.

Bei 30 kV, 1 GOhm Glaswiderstand und 10 k Körperwiderstand erhalten Sie nur ~ 3 Volt und der Strom beträgt ~ 3 uA.

Der Mensch ist jedoch kein Widerstand, und Glas arbeitet als Kondensator. Bei Hochfrequenz ändert sich die Impedanz stark, und die Glasimpedanz ist bei höheren Frequenzen viel geringer.

Auf meinem Schaltplan ist der Kondensator völlig unbekannt, weil es sehr schwer ist, ihn zu bestimmen. Es hängt davon ab, wie viel Hautoberfläche Glas berührt.

Die Kondensatorimpedanz ist umgekehrt proportional zur Frequenz.

ANTWORT AUF FRAGE 3

Ich denke, die Frequenz muss hoch genug sein, um Strom durch Glas zu leiten (wie ich bereits erwähnt habe - es wirkt wie ein Kondensator). Plasma ist eine Elektrode, Glas ist ein Isolator und Ihr Finger ist eine weitere Kondensatorelektrode.

Kondensatoren haben eine niedrige Impedanz bei hoher Frequenz und eine hohe Impedanz bei niedriger Frequenz.

KURZE ANTWORT AUF FRAGE 4

Geerdeter Teil ist schematisch dargestellt (vereinfacht!)

KURZE ANTWORT AUF FRAGE 5

Dies ist relativ sicher, da sich zwischen Ihnen und der 30-kV-Quelle ein Glas befindet. Wie ich bereits erwähnt habe, ist es ein Kondensator und ein Widerstand mit sehr hohem Wert, die parallel geschaltet sind. Sie können den Strom oder die Spannung am menschlichen Körper berechnen, wenn dieser "Glaswiderstand" 10 kOhm anstelle von 1 GOhm hätte.

KURZE ANTWORT AUF FRAGE 6

Mit Kilovolt zu spielen ist immer gefährlich.

15-30 kV bei 1-5 kHz von einem Transformator mit sehr geringer Leistung sollten Ihnen jedoch nicht schaden, wenn zwischen Ihrem Körper und dem Plasma / Lichtbogen Glas dick genug ist.

Tolle Antwort und noch besseres Zeichnen lol, danke, dass Sie sich die Zeit dafür genommen haben!

Die Hochfrequenzeinspeisung dient dazu, die "Plasmafilament-Dinger" zu erzeugen, anstatt nur Blitze. (Ich bin mir nicht sicher, was der richtige Begriff für die Plasmaformationen ist, also habe ich nur Ihren verwendet.) Bei hohen Frequenzen erhalten Sie keine richtiger Schock; Meistens werden Sie nur Hitze spüren. Ihr Körper reagiert bei höheren Frequenzen nicht auf die gleiche Weise, teilweise weil Elektrizität bei höheren Frequenzen nicht auf die gleiche Weise funktioniert. Ich bin mir über die Sicherheitsprobleme nicht sicher, da ich keine Forschung zu Plasmakugeln durchgeführt habe (ich habe viel mit Plasma gearbeitet, nur nicht mit kommerziell hergestellten Produkten).

Ich denke, Sie haben nicht ganz recht, warum Hochfrequenz benötigt wird, damit Plasmakugeln funktionieren. Es ist nicht nur für einen besseren visuellen Effekt. Ich denke, bei niedriger Frequenz funktioniert es möglicherweise überhaupt nicht, da die Glaskapazität hier eine große Rolle spielt. Siehe meine Antwort.
Das könnte sein. Das Plasma, mit dem ich arbeite, wird bei 1 atm erzeugt und elektromagnetisch konzentriert. Es verhält sich ganz anders als alles andere, auf das ich gestoßen bin. Sehr interessante Sachen.
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