Friday, January 09, 2009

Bolas de plasma for engineers

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Uno de los caprichos frikis que me permití como estudiante en Valencia fue comprarme una bola de plasma (o lámpara de plasma que le llaman algunos). Como la mayoría de gente, la primera vez que las vi fue en un museo de la ciencia (en el de Barcelona para más señas) y me fascinaron.

El funcionamiento básico de estas bolas es bastante sencillo de entender, pero comprender todos los detalles se vuelve mucho más complicado, y de hecho, yo no lo entiendo bien, así que se aceptan respuestas alternativas, que así también aprenderé yo.

Las bolas de plasma tienen en su interior un transformador que aplica un voltaje alterno (típicamente a pocas decenas de KHz) de varios kilovoltios entre la pequeña esfera central y el cristal (o plástico) que la rodea. El cristal contiene un gas (normalmente un gas noble) a muy baja presión. Dado el enorme voltaje que se aplica, las moléculas de gas se ionizan formando un plasma conductor por el que circulan electrones. Los electrones de cada molécula suben a niveles altos de energía y al caer emiten luz. Mientras los electrones circulan el gas se calienta, y se generan corrientes de convección que hacen que el plasma ascienda y con ello el camino que siguen los electrones. Este es el mismo funcionamiento que observamos en el post de interruptores for engineers, y que básicamente es lo mismo que le ocurre cuando en un condensador se aumenta demasiado el voltaje hasta que se produce un arco voltaico, con la diferencia de que el cristal exterior no es un buen conductor (y esto será importante para el siguiente punto).

¿Qué ocurre entonces cuando acercamos el dedo? pues, si no me equivoco, la razón por la que la corriente se dirige hacia él es que nuestro dedo forma una especie de condensador con el cristal exterior y esto le da un camino de menor intensidad a la corriente alterna ya que el cristal es muy mal conductor. Así que como la corriente busca el camino de menor resistencia, se dirige hacia nosotros.

¿Y por qué cuando acercamos una moneda cogida por los dedos hasta que este lo bastante cerca como para que salte un arco voltaico desde el cristal duele? (sí, lo se por experiencia propia) pues no estoy muy seguro, pero creo de tiene que ver con el hecho de que la moneda sí es un buen conductor, y se debe acumular bastante carga que salta de golpe con el arco voltaico produciendo una corriente transitoria importante (no alterna), pero para mi es complicado de explicar.

¿Y por qué cuando dos personas que están tocando la bola se tocan entre sí con la misma mano, a menudo hay una descarga? Creo que esto se debe a que al estar tocando la bola en puntos diferentes las dos personas de alguna forma se cargan a potenciales distintos, y al tocarse los potenciales deben igualarse con lo que de nuevo se genera una corriente transitoria no alterna que produce el shock.

Finalmente, entre las cosas más bonitas que se puede hacer con estas bolas es fotografiarlas en larga exposición. En la colección de fotos hay algunas que sirven para tener unos wallpapers chulísimos.


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6 comments:

MEG said...

Aquí te ha salido el lado friki, jejeje.

Xolomo said...

Como molan,no? Con una de esas podría elevar mi nivel de frikismo hasta niveles estratosféricos! Y dejar ojopláticos a mis visitas ;P ¿Sabes cuanto cuestan y donde conseguirlas? Es que un amigo quiere una ejem...

Un saludo

txintxin said...

pues fíjate que si un master ingeniero eléctrico tiene dudas de por qué suceden tales cosas.... A mí me encannnnntan todos estos fenómenos, pero me daría un miedo horrible, conociendo el voltaje, nunca sabría si voy a saltar por los aires si toco con dos manos la bola ésa.

Anonymous said...

"¿Qué ocurre entonces cuando acercamos el dedo? pues, si no me equivoco, la razón por la que la corriente se dirige hacia él es que nuestro dedo forma una especie de condensador con el cristal exterior y esto le da un camino de menor intensidad a la corriente alterna ya que el cristal es muy mal conductor. Así que como la corriente busca el camino de menor resistencia, se dirige hacia nosotros."
Yo no estoy de acuerdo contigo en este párrafo, si te he entendido bien. No soy ningún experto y lanzo mi conjetura. Creo que tu explicación falla por el hecho de afirmas que se dirige a nuestro por ofrecer un camino de menor impedancia que el cristal(o eso es que lo he entendido). Pongas el dedo o no el cristal, sigue estando ahí. Yo diría que los flujos se dirigen a nuestro dedo porque este tiene menor impedancia que el aire.

frikimaximus said...

mira anononimus, creo k deberias d leer mejor...
l dedo calienta l cristal, por lo cual crea una menor resistencia a la corrient electrica n ese punto!
como todo l mundo sab cuanto + calient esta un cuerpo menor es su resistencia al paso d la corrient...
ademas tu explicacion staria bien si la corriente pasase por l cristal, pero la corrient
k sale por l cristal s minima!!
aunk l calentarlo s aumenta, asi k es un conjunto d variables las k producn l efecto...
XPP

Rhadamanthis said...

Que bueno, esto si que es una buena adquisición, me gustaría tener una como ess porque me imagino que yo podría ver el futuro que me depara xl pharmacy para con mi persona...