Проектная деятельность на уроках физики

КАЧЕР БРОВИНА

Сметанин Андрей

Муниципальное общеобразовательное учреждение лицей №7, 8 класс

г. Томск

Руководитель: Уйманова Елена Викторовна, учитель физики

Термин «качер» является сокращением словосочетания «качатель реактивностей», определяющего принцип работы этого устройства. Качер Бровина можно назвать аналогом катушки Тесла, так как основные элементы обоих устройств, с помощью которых демонстрируются зрелищные опыты, – это индуктор и катушка индуктивности. Отличие приборов заключается в том, что схема качера содержит полупроводниковые элементы, которые не существовали во времена Николы Тесла. То есть, устройство В.И. Бровина является полупроводниковым разрядником на основе транзистора, в котором разряд электрического тока происходит без образования электрической дуги (плазмы), а Н. Теста в качестве разрядника использовал трансформатор, первичная обмотка которого является частью искрового колебательного контура, включающего в себя конденсатор и искровой промежуток.

Цели работы: Конструирование и исследование модели Бровина.

Актуальность: На уроках физики мы познакомились с магнитными явлениями. Конструирование данной модели поможет мне более качественно изучить понятия – магнитный поток, индукция. Данным устройством можно продемонстрировать на уроке одноклассникам передачу электрического тока в газах. Также с его помощью можно продемонстрировать дуговой разряд, коронный разряд и спарк.

Задачи работы:

1. Собрать материалы и изучить информацию по заявленной теме проекта.

2. Спроектировать и собрать качер Бровина.

3. Продемонстрировать и объяснить эффекты электромагнитного поля, создаваемого качером Бровина.

4. Продемонстрировать работу модели.

Термин «качер» является сокращением словосочетания «качатель реактивностей», определяющего принцип работы этого устройства. Качер Бровина можно назвать аналогом катушки Тесла, так как основные элементы обоих устройств, с помощью которых демонстрируются зрелищные опыты, – это индуктор и катушка индуктивности. Отличие приборов заключается в том, что схема качера содержит полупроводниковые элементы, которые не существовали во времена Николы Тесла.

Бровин Владимир Ильич (гражданин России) окончил Московский институт электронной техники (МИЭТ) в 1972 году.

Позиционирует себя как «не имеющего отношения к официальной науке исследователя в домашних условиях» [1]. Судя по информации в Интернете, работает и занимается научными изысканиями в электронике по настоящее время.

Описание устройства

Базовые элементы качера Бровина:

1. Индуктор – первичная обмотка (L1 рис. 1, 2).

2. Катушка индуктивности – вторичная обмотка (L2 рис. 1, 2).

3. Блок, содержащий электронную плату (B рис. 1, 2).

4 . Блок питания (BP рис. 2).

Рис. 1.Схема качера

Рис.2 Готовая модель качера

Индуктор L1 (рис. 1, 2) представляет собой катушку из четырёх витков медной проволоки с площадью сечения 6 мм2, намотанных на пластмассовый сантехнический раструб диаметром 75 мм. Поверх проволоки намотана изоляционная лента зелёного цвета.

Катушка индуктивности L2 (рис. 1, 2) состоит из 800 витков медной проволоки с площадью сечения 0.45 мм2, намотанных на пластмассовый сантехнический патрубок диаметром 40 мм. Чтобы проволока ложилась ровно, намотка велась с нанесением клея на каждый новый виток. Поверх проволоки намотана изоляционная лента красного цвета.

Блок B (рис. 1, 2) – специальный пластмассовый бокс для электронных плат, содержащий плату, на которой смонтированы следующие элементы схемы (рис. 1):

1. транзистор V1 – основной элемент схемы;

2. дроссель Dr1, конденсаторы C1, C2 – сетевой фильтр для сглаживания входного напряжения;

3.  переменный резистор Rv для настройки открытия базы транзистора V1 по напряжению;

4.  резисторы R1, R2 – делители напряжения для транзистора V1;

5. стабилитрон D, снимающий возможные излишки напряжения с транзистора V1.

6. Блок питания BP (рис. 2) от струйного принтера на 32 В.

Качер Бровина – это разновидность генератора, собранного на одном транзисторе и работающего, со слов изобретателя, в нештатном режиме. Прибор демонстрирует таинственные свойства, которые восходят к исследованиям Николы Тесла. По всей видимости, качер Бровина представляет собой своеобразный полупроводниковый разрядник, в котором разряд электрического тока проходит в кристаллической основе транзистора, минуя стадию образования электрической дуги (плазмы). Самое интересное в работе устройства то, что после пробоя кристалл транзистора полностью восстанавливается. Это объясняется тем, что в основе работы прибора используется обратимый лавинный пробой, в отличие от теплового, который для полупроводника является необратимым. Однако в качестве доказательства данного режима работы транзистора приводят только косвенные утверждения.

Описание экспериментов:

При проведении опытов с качером Бровина следует соблюдать технику безопасности:

1. Не трогать руками разряды во избежание ожогов.

2. Не подносить к устройству мобильные телефоны и другую электронику ближе, чем на 1 м, чтобы они не вышли из строя.

3. Не включать качер на длительное время (более 10 мин), чтобы он не перегорел из-за перегрева.

Опыт № 1. Демонстрация газовых разрядов: стример, спарк.

Стримеры и спарки содержат ионизированные газовые атомы и свободные электроны, отщепленные от них. По своей сути они являются видимой ионизацией воздуха (свечением ионов), которая создается электромагнитным полем качера.

Рис. 5. Неоновые лампы Рис. 6. Ртутная лампа

При работе люминесцентных ламп от электрической сети между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд. В опыте с качером этот разряд получается за счёт мощного электромагнитного поля катушки L2. Проходящий электрический ток приводит к появлению ультрафиолетового (УФ) излучения в лампах. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому оно преобразуется в видимый свет с помощью явления люминесценции.

Опыт № 3. Демонстрация коронных разрядов в лампе накаливания.

К оронный разряд возникает в сильно неоднородном электрическом поле возле некоторого острия. Напряженность электрического поля в этом случае должна быть достаточной для возникновения ударной ионизации. Ионизация происходит в небольшой области, прилегающей к острию. Коронный разряд сопровождается легким потрескиванием, шипением и свечением («корона»). В средние века коронный разряд называли «огнями святого Эльма».

Рис. 7. Коронные разряды

Проведённые исследования и опыты подтвердили, что вокруг качера Бровина образуется электромагнитное поле огромной напряженности, способное передавать электрический ток беспроводным способом (люминесцентные лампы начинают светиться вблизи катушки).

Выходное напряжение качера Бровина и катушки Тесла может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение способно создавать внушительные, многометровые электрические разряды в воздухе. Такие явления очаровывают людей, поэтому качер Бровина и катушка Тесла используются для создания декоративных, красочных эффектов. Имеет место и практическое применение данных устройств – поиск течи в вакуумных системах. Тем не менее, их основное предназначение в наши дни остаётся познавательно-эстетическим.

Вопросы, которыми занимался Никола Тесла, остаются актуальными и сегодня. Их рассмотрение позволяет творческим инженерам (яркий пример – Владимир Ильич Бровин) и студентам физических специальностей шире смотреть на проблемы современной науки, отказаться от шаблонов, научиться отличать правду от вымысла, обобщать и структурировать материал.

Литература

1. Википедия; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Тесла,_Никола (дата обращения: 07.01.2019)

2. Википедия; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Трансформатор_Теслы (дата обращения: 07.01.2019)

3. Качер (качатель реактивностей) - новое средство автоматизации на основе датчика Бровина; URL: http://nanoworld.org.ru/data/01/data/club/brovin/kacher.htm (дата обращения: 07.01.2019)

4. Качер Бровина; URL: http://ucrazy.ru/video/1356162951-kacher-brovina.html (дата обращения: 07.01.2019)

5. Качер Бровина – как альтернативный способ беспроводной передачи энергии; URL: https://rosuchebnik.ru/material/kacher-brovina-kak-alternativnyy-sposob-besprovodnoy-peredachi-energii--7739/ (дата обращения: 07.01.2019)