Про цю симуляцію
Плазмова куля — це мініатюрна котушка Тесли, запаяна у скляній сфері з низьким тиском і заповнена інертним газом (зазвичай неоном, аргоном або ксеноном). Високочастотний високовольтний електрод у центрі іонізує газ, і від нього розходяться світні нитки, що прямують до скляної стінки за шляхом найменшого електричного опору. Ця симуляція відтворює таку поведінку прямо у вашому браузері за допомогою GLSL-фрагментного шейдера — кожен розряд обчислюється в реальному часі на відеокарті, з шумовим блуканням і реакцією на вказівник.
🔬 Що демонструє
Кожна нитка — провідний плазмовий канал. Шейдер моделює дробовий броунівський рух (fBm-шум), щоб кожна дуга блукала незалежно. По мірі відходу від центру кутова ширина нитки звужується — вона стає тонкою та чіткою біля скла, як у справжній кулі. Окремо рендеряться сяйво електрода в центрі та слабкий ободок-гало на межі скла.
🎮 Як користуватися
Повзунок Кількість ниток (2–12) додає або прибирає дуги розряду. Інтенсивність / сяйво регулює яскравість усієї кулі. Мерехтіння / вібрація визначає, наскільки хаотично звивуються нитки — 0 дає майже нерухомі дуги, 1 — шалену пульсацію. Перемикайте Кольорову тему між Електросинім, Фіолетовим, Бурштиновим і Неоновим. Наведіть або торкніться кулі — найближча нитка вигнеться до вашого вказівника, імітуючи ефект заземленого пальця.
💡 Чи знаєте ви?
Справжні плазмові кулі працюють на частоті 2–5 кГц та напрузі 2–10 кВ. Скло виступає конденсатором: ваша рука замикає ланцюг на землю, знижуючи місцевий імпеданс, і нитка клацає у бік пальця. Саме тому люмінесцентна лампа, піднесена до плазмової кулі, спалахує без підключення — блукаюче електричне поле досить потужне, щоб іонізувати газ у трубці.
Часті запитання
Чому нитки згинаються до мого пальця?
Ваше тіло є провідником, з'єднаним із землею. Коли ви торкаєтеся скла або наближаєте руку, ви створюєте шлях найменшого опору до землі в цій точці сфери. Електричне поле там посилюється, і найближча плазмова нитка — завжди спрямована туди, де опір найнижчий — відхиляється до вашого пальця. У симуляції координати вказівника передаються в шейдер через uniform uPointerOn, що зміщує розрахунок кута нитки в бік вказівника.
Який газ знаходиться всередині справжньої плазмової кулі?
Більшість комерційних плазмових куль містять суміш інертних газів при низькому тиску (приблизно 0,01–0,1 атм). Неон дає помаранчево-червоні дуги, аргон — фіолетово-блакитні, ксенон — яскраво-блакитно-білі, криптон — зеленуваті відтінки. Суміш підбирається для отримання характерного пурпурно-синього кольору більшості куль. У цій симуляції доступні чотири теми — Електросиній, Фіолетовий, Бурштиновий і Неоновий — кожна відображає відповідний газ або суміш.
Що саме змінює повзунок «Мерехтіння / вібрація»?
Він масштабує uniform uFlicker у GLSL-шейдері: підсилює fBm-шум, що відхиляє базовий кут кожної нитки (дуги блукають активніше), і збільшує глибину синусоїдального коливання яскравості (нитки помітніше спалахують). При значенні 0 дуги майже нерухомі та плавні; при значенні 1 вони звиваються і мерехтять, як у справжній кулі з нестабільним живленням.
Як розраховується «умовна напруга» у панелі статистики?
Це лише наочне наближення: симуляція відображає кількість ниток (2–12) на діапазон напруг від ~4 кВ до ~24 кВ з кроком 2 кВ через таблицю пошуку. Справжні плазмові кулі зазвичай працюють при 2–10 кВ, тож значення дещо збільшені для ефектнішого відображення. Жодного реального моделювання електричного поля не виконується — нитки є суто візуальними GLSL-дугами на основі fBm-шуму.
Чи можна використовувати цю симуляцію для вивчення котушок Тесли?
Так, як якісний вступ. Ключова фізика — високочастотний змінний струм від резонансної котушки, іонізація газу низького тиску, нитки розряду, що слідують градієнту електричного поля, та ефект заземленого провідника поряд — усе це концептуально точно відображено. Для кількісного вивчення (резонансна частота, добротність, зв'язок між обмотками) знадобиться симуляція на рівні схем, але візуальна інтуїція поведінки плазми, яку дає цей інструмент, є міцною основою.