Strona główna Elektromagnetyzm Kula plazmowa

⚡ Kula plazmowa

Kula plazmowa Tesli — świecące włókna elektryczne biegną od środka do szkła i podążają za Twoim palcem.

Elektromagnetyzm3DŁatwy60 FPS
plasma-globe ↗ Otwórz osobno
Interfejs samej symulacji jest w języku angielskim.

O tej symulacji

Kula plazmowa to miniaturowa cewka Tesli zamknięta w szklanej kuli o niskim ciśnieniu, wypełnionej gazem szlachetnym (zwykle neonem, argonem lub ksenonem). Elektroda wysokiej częstotliwości i wysokiego napięcia w środku jonizuje gaz, wysyłając świecące nitki rozgałęziające się na zewnątrz wzdłuż drogi najmniejszego oporu elektrycznego aż do szklanej ścianki. Ta symulacja odtwarza to zachowanie w przeglądarce za pomocą fragmentowego shadera GLSL — każda smuga jest obliczana w czasie rzeczywistym na GPU, wraz z błądzeniem sterowanym szumem i przyciąganiem w stronę wskaźnika.

🔬 Co pokazuje

Każda nitka to przewodzący kanał plazmowy. Shader modeluje szum ułamkowego ruchu Browna (fBm), aby każdy łuk błądził niezależnie. W miarę oddalania się od centrum szerokość kątowa nitek się zwęża — stają się ostrymi smugami przy szkle, tak jak w prawdziwej plazmie. Renderowane są także poświata elektrody w centrum oraz delikatna aureola przy krawędzi szkła.

🎮 Jak korzystać

Przeciągnij suwak Liczba nitek (2–12), aby dodać lub usunąć łuki wyładowania. Intensywność / poświata rozjaśnia całą kulę. Migotanie / drganie kontroluje, jak dziko błądzą smugi — przy 0 są niemal stabilne, przy 1 miotają się chaotycznie. Przełączaj Motyw kolorystyczny między Elektrycznym błękitem, Fioletem, Bursztynem i Neonową zielenią. Najedź lub dotknij dowolnego miejsca na kuli, aby wygiąć najbliższą nitkę w stronę wskaźnika — naśladując uziemiony palec.

💡 Czy wiesz, że?

Prawdziwe kule plazmowe pracują przy 2–5 kHz i 2–10 kV. Szkło działa jak kondensator: dłoń zamyka obwód do uziemienia, obniżając lokalną impedancję, więc nitka przeskakuje w jej stronę. Dlatego świetlówka trzymana blisko kuli plazmowej zapala się bez podłączenia do prądu — błądzące pole elektryczne jest wystarczająco silne, by zjonizować gaz w świetlówce.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego nitki wyginają się w stronę mojego palca?

Twoje ciało działa jak uziemiony przewodnik. Gdy dotykasz szkła lub zbliżasz się do niego, tworzysz w tym punkcie kuli ścieżkę o niskiej rezystancji do uziemienia. Pole elektryczne lokalnie się wzmacnia, więc najbliższa nitka plazmowa — zawsze szukająca drogi najmniejszego oporu — odchyla się w stronę czubka palca. W tej symulacji współrzędne wskaźnika są przekazywane bezpośrednio do uniformu shadera uPointerOn, który odchyla obliczenia kąta nitki w stronę wskaźnika.

Jaki gaz znajduje się wewnątrz prawdziwej kuli plazmowej?

Większość komercyjnych kul plazmowych zawiera mieszaninę gazów szlachetnych pod niskim ciśnieniem (mniej więcej 0,01–0,1 atm). Neon daje łuki pomarańczowo-czerwone, argon fioletowo-niebieskie, ksenon jasny niebiesko-biały, a krypton dodaje odcienie zielone. Mieszanka jest dobierana tak, by uzyskać żywy fioletowo-niebieski kolor typowy dla większości kul. Ta symulacja pozwala eksplorować cztery palety kolorów — Elektryczny błękit, Fiolet, Bursztyn i Neonową zieleń — z których każda przybliża inny gaz lub mieszaninę.

Co dokładnie zmienia suwak Migotanie / drganie?

Skaluje on uniform uFlicker, który pojawia się w dwóch miejscach shadera GLSL: wzmacnia szum fBm wyginający kąt bazowy każdej nitki (sprawiając, że łuki bardziej błądzą) oraz zwiększa głębokość sinusoidalnej oscylacji jasności każdej nitki (sprawiając, że migają intensywniej). Przy 0 łuki są gładkie i niemal statyczne; przy 1 wiją się i drgają jak prawdziwa kula z lekko niestabilnym zasilaniem.

Jak obliczana jest „żartobliwa wartość napięcia” w panelu statystyk?

To przybliżenie wyłącznie do wyświetlania: symulacja mapuje liczbę nitek (2–12) na zakres napięcia od ~4 kV do ~24 kV w krokach co 2 kV za pomocą tabeli przeliczeniowej. Prawdziwe kule plazmowe zwykle pracują przy 2–10 kV, więc liczby są sztucznie zawyżone dla dramatycznego efektu. Nie jest wykonywana żadna rzeczywista symulacja pola elektrycznego — nitki to czysto wizualne łuki GLSL sterowane szumem fBm.

Czy mogę użyć tej symulacji, aby poznać prawdziwe cewki Tesli?

Tak, jako jakościowe wprowadzenie. Podstawowa fizyka — wysokoczęstotliwościowy prąd zmienny z cewki rezonansowej, jonizacja gazu pod niskim ciśnieniem, nitki wyładowania podążające za gradientem pola elektrycznego oraz efekt uziemienia przez pobliski przewodnik — są tu wiernie odwzorowane koncepcyjnie. Do ilościowego badania częstotliwości rezonansowej, dobroci Q i sprzężenia cewki pierwotnej/wtórnej potrzebna byłaby symulacja na poziomie obwodu, ale intuicja wizualna zachowania plazmy, jaką daje ta symulacja, stanowi solidną podstawę.

Podobne symulacje