Θεωρία πηνίου Tesla. Μετασχηματιστής Tesla από την Κίνα

Το πηνίο Tesla είναι ένας μετασχηματιστής συντονισμού υψηλής συχνότητας χωρίς σιδηρομαγνητικό πυρήνα, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση υψηλής τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Υπό την επίδραση υψηλής τάσηςΜια ηλεκτρική βλάβη συμβαίνει στον αέρα, παρόμοια με ένα χτύπημα κεραυνού. Η συσκευή εφευρέθηκε από τον Νίκολα Τέσλα και φέρει το όνομά του.

Σύμφωνα με τον τύπο του στοιχείου μεταγωγής του πρωτεύοντος κυκλώματος, τα πηνία Tesla χωρίζονται σε σπινθήρα (SGTC - Spark gap Coil Tesla), τρανζίστορ (SSTC - Πηνίο Tesla στερεάς κατάστασης, DRSSTC - Πηνίο Tesla διπλού συντονισμού στερεάς κατάστασης). Θα εξετάσω μόνο τα σπινθήρα, τα οποία είναι τα πιο απλά και τα πιο συνηθισμένα. Σύμφωνα με τη μέθοδο φόρτισης του πυκνωτή βρόχου, τα πηνία σπινθήρα χωρίζονται σε 2 τύπους: ACSGTC - Spark gap Coil Tesla και DCSGTC - Spark gap Coil Tesla. Στην πρώτη επιλογή, ο πυκνωτής φορτίζεται με εναλλασσόμενη τάση, στη δεύτερη, χρησιμοποιείται μια φόρτιση συντονισμού με σταθερή τάση.

Το ίδιο το πηνίο είναι μια δομή από δύο περιελίξεις και έναν δακτύλιο. Το δευτερεύον τύλιγμα είναι κυλινδρικό, τυλιγμένο σε διηλεκτρικό σωλήνα με χάλκινο σύρμα περιέλιξης, σε ένα στρώμα περιστροφή σε στροφή και συνήθως έχει 500-1500 στροφές. Η βέλτιστη αναλογία της διαμέτρου και του μήκους της περιέλιξης είναι 1:3,5 – 1:6. Για την αύξηση της ηλεκτρικής και μηχανικής αντοχής, η περιέλιξη επικαλύπτεται με εποξειδική κόλλα ή βερνίκι πολυουρεθάνης. Συνήθως, οι διαστάσεις της δευτερεύουσας περιέλιξης καθορίζονται με βάση την ισχύ της πηγής ισχύος, δηλαδή του μετασχηματιστή υψηλής τάσης. Έχοντας καθορίσει τη διάμετρο της περιέλιξης, το μήκος βρίσκεται από τη βέλτιστη αναλογία. Στη συνέχεια, επιλέξτε τη διάμετρο του σύρματος περιέλιξης έτσι ώστε ο αριθμός των στροφών να είναι περίπου ίσος με τη γενικά αποδεκτή τιμή. Οι πλαστικοί σωλήνες αποχέτευσης χρησιμοποιούνται συνήθως ως διηλεκτρικός σωλήνας, αλλά μπορείτε επίσης να φτιάξετε έναν σπιτικό σωλήνα χρησιμοποιώντας φύλλα χαρτιού σχεδίασης και εποξειδική κόλλα. Στο εξής μιλάμε για μεσαία πηνία, ισχύος 1 kW και δευτερεύουσας διαμέτρου τυλίγματος 10 cm.

Ένας κοίλος αγώγιμος δακτύλιος, συνήθως κατασκευασμένος από κυματοειδές σωλήνα αλουμινίου, εγκαθίσταται στο άνω άκρο του δευτερεύοντος σωλήνα περιέλιξης για την απομάκρυνση των καυτών αερίων. Βασικά, η διάμετρος του σωλήνα επιλέγεται ίση με τη διάμετρο της δευτερεύουσας περιέλιξης. Η διάμετρος του δακτυλίου είναι συνήθως 0,5-0,9 φορές το μήκος της δευτερεύουσας περιέλιξης. Ο δακτύλιος έχει ηλεκτρική χωρητικότητα, η οποία καθορίζεται από τις γεωμετρικές του διαστάσεις και λειτουργεί ως πυκνωτής.

Η κύρια περιέλιξη βρίσκεται στην κάτω βάση της δευτερεύουσας περιέλιξης και έχει σπειροειδές επίπεδο ή κωνικό σχήμα. Συνήθως αποτελείται από 5-20 στροφές χοντρό σύρμα χαλκού ή αλουμινίου. Ρεύματα υψηλής συχνότητας ρέουν στην περιέλιξη, με αποτέλεσμα το φαινόμενο του δέρματος να έχει σημαντική επίδραση. Εξαιτίας υψηλή συχνότητατο ρεύμα κατανέμεται κυρίως στο επιφανειακό στρώμα του αγωγού, μειώνοντας έτσι την αποτελεσματική περιοχή διατομής του αγωγού, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της ενεργού αντίστασης και μείωση του πλάτους των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων. Να γιατί η καλύτερη επιλογήγια να γίνει η κύρια περιέλιξη θα υπάρχει ένας κοίλος χάλκινος σωλήνας ή μια επίπεδη φαρδιά λωρίδα. Ένας ανοιχτός προστατευτικός δακτύλιος (Strike Ring) από τον ίδιο αγωγό τοποθετείται μερικές φορές πάνω από το πρωτεύον τύλιγμα κατά μήκος της εξωτερικής διαμέτρου και γειώνεται. Ο δακτύλιος έχει σχεδιαστεί για να αποτρέπει την είσοδο εκκενώσεων στην κύρια περιέλιξη. Το κενό είναι απαραίτητο για να αποτραπεί η ροή ρεύματος μέσω του δακτυλίου, διαφορετικά το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ρεύμα επαγωγής θα αποδυναμώσει το μαγνητικό πεδίο των πρωτευόντων και δευτερευουσών περιελίξεων. Ο προστατευτικός δακτύλιος μπορεί να απαλλαγεί από τη γείωση του ενός άκρου της κύριας περιέλιξης και η εκκένωση δεν θα βλάψει τα εξαρτήματα του πηνίου.

Ο συντελεστής σύζευξης μεταξύ των περιελίξεων εξαρτάται από τη σχετική θέση τους, τόσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής. Για τα πηνία σπινθήρα, η τυπική τιμή του συντελεστή είναι K=0,1-0,3. Η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη εξαρτάται από αυτήν, όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής σύζευξης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση. Αλλά δεν συνιστάται η αύξηση του συντελεστή σύζευξης πάνω από τον κανόνα, καθώς οι εκκενώσεις θα αρχίσουν να πηδούν μεταξύ των περιελίξεων, καταστρέφοντας τη δευτερεύουσα περιέλιξη.


Το διάγραμμα δείχνει την απλούστερη έκδοση ενός πηνίου Tesla τύπου ACSGTC.
Η αρχή λειτουργίας ενός πηνίου Tesla βασίζεται στο φαινόμενο του συντονισμού δύο επαγωγικά συζευγμένων ταλαντωτικών κυκλωμάτων. Πρωταρχικός ταλαντευτικό κύκλωμααποτελείται από πυκνωτή C1, πρωτεύον τύλιγμα L1, και διακόπτεται από ένα διάκενο σπινθήρα, με αποτέλεσμα ένα κλειστό κύκλωμα. Το δευτερεύον κύκλωμα ταλάντωσης σχηματίζεται από το δευτερεύον τύλιγμα L2 και τον πυκνωτή C2 (ένας δακτύλιος με χωρητικότητα), το κάτω άκρο της περιέλιξης πρέπει να είναι γειωμένο. Όταν η φυσική συχνότητα του πρωτεύοντος κυκλώματος ταλάντωσης συμπίπτει με τη συχνότητα του δευτερεύοντος ταλαντωτικού κυκλώματος, εμφανίζεται μια απότομη αύξηση στο πλάτος της τάσης και του ρεύματος στο δευτερεύον κύκλωμα. Σε επαρκώς υψηλή τάση, η ηλεκτρική διάσπαση του αέρα συμβαίνει με τη μορφή εκκένωσης που προέρχεται από τον δακτύλιο. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τι είναι ένα κλειστό δευτερεύον κύκλωμα. Το ρεύμα δευτερεύοντος κυκλώματος ρέει μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης L2 και του πυκνωτή C2 (torus), στη συνέχεια μέσω του αέρα και του εδάφους (καθώς η περιέλιξη είναι γειωμένη), το κλειστό κύκλωμα μπορεί να περιγραφεί ως εξής: γείωση-τύλιγμα-τόρος-γείωση εκκένωσης. Έτσι, οι συναρπαστικές ηλεκτρικές εκκενώσεις αποτελούν μέρος του ρεύματος του κυκλώματος. Εάν η αντίσταση γείωσης είναι υψηλή, οι εκκενώσεις που προέρχονται από τον δακτύλιο θα χτυπήσουν απευθείας στη δευτερεύουσα περιέλιξη, κάτι που δεν είναι καλό, επομένως πρέπει να κάνετε γείωση υψηλής ποιότητας.

Μόλις καθοριστούν οι διαστάσεις του δευτερεύοντος τυλίγματος και του δακτύλου, μπορεί να υπολογιστεί η φυσική συχνότητα ταλάντωσης του δευτερεύοντος κυκλώματος. Εδώ πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι η δευτερεύουσα περιέλιξη, εκτός από την επαγωγή, έχει και κάποια χωρητικότητα λόγω του σημαντικού μεγέθους της, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό της χωρητικότητας του τυλίγματος. Στη συνέχεια, πρέπει να υπολογίσετε τις παραμέτρους του πηνίου L1 και του πυκνωτή C1 του πρωτεύοντος κυκλώματος, έτσι ώστε η φυσική συχνότητα του πρωτεύοντος κυκλώματος να είναι κοντά στη συχνότητα του δευτερεύοντος κυκλώματος. Η χωρητικότητα του πυκνωτή πρωτεύοντος κυκλώματος είναι συνήθως 25-100 nF, με βάση αυτό, υπολογίζεται ο αριθμός των στροφών του πρωτεύοντος τυλίγματος, κατά μέσο όρο θα πρέπει να είναι 5-20 στροφές. Όταν κάνετε μια περιέλιξη, είναι απαραίτητο να αυξήσετε τον αριθμό των στροφών σε σύγκριση με την υπολογιζόμενη τιμή για να συντονίσετε στη συνέχεια το πηνίο στον συντονισμό. Όλες αυτές οι παράμετροι μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τυπικούς τύπους από ένα εγχειρίδιο φυσικής, υπάρχουν επίσης ηλεκτρονικά βιβλία για τον υπολογισμό της επαγωγής διαφόρων πηνίων. Υπάρχουν επίσης ειδικά προγράμματααριθμομηχανές για τον υπολογισμό όλων των παραμέτρων του μελλοντικού πηνίου Tesla.

Η ρύθμιση πραγματοποιείται αλλάζοντας την αυτεπαγωγή της κύριας περιέλιξης, δηλαδή, το ένα άκρο της περιέλιξης συνδέεται στο κύκλωμα και το άλλο δεν συνδέεται πουθενά. Η δεύτερη επαφή γίνεται με τη μορφή σφιγκτήρα, ο οποίος μπορεί να μεταφερθεί από τη μια στροφή στην άλλη, επομένως δεν χρησιμοποιείται ολόκληρη η περιέλιξη, αλλά μόνο μέρος της και η επαγωγή και η φυσική συχνότητα του πρωτεύοντος κυκλώματος αλλάζουν ανάλογα. Ο συντονισμός πραγματοποιείται κατά τις προκαταρκτικές εκτοξεύσεις του πηνίου, ο συντονισμός κρίνεται από το μήκος των εκκενώσεων. Υπάρχει επίσης μια μέθοδος για τον ψυχρό συντονισμό του συντονισμού με τη χρήση γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων και παλμογράφου ή βολτόμετρου RF, χωρίς να απαιτείται η λειτουργία του πηνίου. Είναι απαραίτητο να σημειωθεί ότι η ηλεκτρική εκκένωση έχει χωρητικότητα, με αποτέλεσμα η φυσική συχνότητα του δευτερεύοντος κυκλώματος να μειωθεί ελαφρώς κατά τη λειτουργία του πηνίου. Η γείωση μπορεί επίσης να έχει μικρή επίδραση στη δευτερεύουσα συχνότητα.

Το διάκενο σπινθήρα είναι ένα στοιχείο μεταγωγής στο πρωτεύον κύκλωμα ταλάντωσης. Όταν συμβαίνει μια ηλεκτρική διάσπαση του διακένου σπινθήρα υπό την επίδραση της υψηλής τάσης, σχηματίζεται ένα τόξο σε αυτό, το οποίο κλείνει το κύκλωμα του πρωτεύοντος κυκλώματος και προκύπτουν σε αυτό ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας, κατά τις οποίες η τάση στον πυκνωτή C1 σταδιακά μειώνεται. Αφού σβήσει το τόξο, ο πυκνωτής βρόχου C1 αρχίζει να φορτίζει ξανά από την πηγή ισχύος και με την επόμενη διάσπαση του διακένου σπινθήρα, ξεκινά ένας νέος κύκλος ταλαντώσεων.

Ο απαγωγέας χωρίζεται σε δύο τύπους: στατικό και περιστρεφόμενο. Ένας στατικός εκφορτιστής αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, η απόσταση μεταξύ των οποίων ρυθμίζεται έτσι ώστε μια ηλεκτρική βλάβη μεταξύ τους να συμβαίνει τη στιγμή που ο πυκνωτής C1 φορτίζεται στην υψηλότερη τάση ή ελαφρώς μικρότερη από τη μέγιστη. Η κατά προσέγγιση απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων καθορίζεται με βάση την ηλεκτρική αντοχή του αέρα, η οποία είναι περίπου 3 kV/mm υπό τυπικές περιβαλλοντικές συνθήκες, και εξαρτάται επίσης από το σχήμα των ηλεκτροδίων. Για εναλλασσόμενη τάση δικτύου, η συχνότητα απόκρισης της στατικής εκφόρτισης (BPS - beats ανά δευτερόλεπτο) θα είναι 100 Hz.

Ένα περιστρεφόμενο διάκενο σπινθήρα (RSG - Rotary spark gap) κατασκευάζεται με βάση έναν ηλεκτρικό κινητήρα, στον άξονα του οποίου είναι τοποθετημένος ένας δίσκος με ηλεκτρόδια σε κάθε πλευρά του δίσκου, έτσι, όταν ο δίσκος περιστρέφεται , όλα τα ηλεκτρόδια του δίσκου θα πετάξουν ανάμεσα στα στατικά ηλεκτρόδια. Η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων διατηρείται στο ελάχιστο. Σε αυτήν την επιλογή, μπορείτε να ρυθμίσετε τη συχνότητα μεταγωγής σε μεγάλο εύρος ελέγχοντας τον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος δίνει περισσότερες ευκαιρίες για συντονισμό και έλεγχο του πηνίου. Το περίβλημα του κινητήρα πρέπει να είναι γειωμένο για να προστατεύει την περιέλιξη του κινητήρα από βλάβη όταν εκτίθεται σε εκφόρτιση υψηλής τάσης.

Ως πυκνωτής βρόχου C1 χρησιμοποιούνται συγκροτήματα πυκνωτών (MMC - Multi Mini Capacitor) πυκνωτών υψηλής τάσης σε σειρά και παράλληλα συνδεδεμένων πυκνωτών υψηλής συχνότητας. Συνήθως, χρησιμοποιούνται κεραμικοί πυκνωτές τύπου KVI-3, καθώς και πυκνωτές φιλμ K78-2. Πρόσφατα, έχει προγραμματιστεί μια μετάβαση σε πυκνωτές χαρτιού τύπου K75-25, οι οποίοι έχουν δείξει καλή απόδοση. Για αξιοπιστία, η ονομαστική τάση του συγκροτήματος πυκνωτή πρέπει να είναι 1,5-2 φορές την τάση πλάτους της πηγής ισχύος. Για την προστασία των πυκνωτών από υπέρταση (παλμοί υψηλής συχνότητας), εγκαθίσταται ένα διάκενο αέρα παράλληλα με ολόκληρο το συγκρότημα. Το διάκενο σπινθήρα μπορεί να είναι δύο μικρά ηλεκτρόδια.

Ένας μετασχηματιστής υψηλής τάσης Τ1 ή αρκετοί μετασχηματιστές που συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα, χρησιμοποιείται ως πηγή ισχύος για τη φόρτιση των πυκνωτών. Βασικά, οι αρχάριοι κατασκευαστές Tesla χρησιμοποιούν μετασχηματιστή από ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝ(MOT - Μετασχηματιστής φούρνου μικροκυμάτων), η εναλλασσόμενη τάση εξόδου του οποίου είναι ~2,2 kV, η ισχύς είναι περίπου 800 W. Ανάλογα με την ονομαστική τάση του πυκνωτή βρόχου, τα MOT συνδέονται σε σειρά από 2 έως 4 τεμάχια. Δεν συνιστάται η χρήση μόνο ενός μετασχηματιστή, καθώς λόγω της μικρής τάσης εξόδου το κενό στο διάκενο σπινθήρα θα είναι πολύ μικρό, με αποτέλεσμα ασταθή αποτελέσματα της λειτουργίας του πηνίου. Οι κινητήρες έχουν τα μειονεκτήματα της κακής ηλεκτρικής αντοχής, δεν είναι σχεδιασμένοι για μακροχρόνια λειτουργία και θερμαίνονται πολύ κάτω από μεγάλα φορτία, με αποτέλεσμα συχνά να αποτυγχάνουν. Είναι πιο λογικό να χρησιμοποιείτε ειδικούς μετασχηματιστές λαδιού όπως OM, OMP, OMG, που διαθέτουν τάση εξόδου 6,3 kV, 10 kV και ισχύς 4 kW, 10 kW. Μπορείτε επίσης να φτιάξετε έναν σπιτικό μετασχηματιστή υψηλής τάσης. Όταν εργάζεστε με μετασχηματιστές υψηλής τάσης, δεν πρέπει να ξεχνάτε τις προφυλάξεις για την ασφάλεια, το περίβλημα του μετασχηματιστή πρέπει να είναι γειωμένο. Εάν είναι απαραίτητο, ένας αυτομετασχηματιστής μπορεί να εγκατασταθεί σε σειρά με την κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή για τη ρύθμιση της τάσης φόρτισης του πυκνωτή βρόχου. Η ισχύς του αυτομετασχηματιστή δεν πρέπει να είναι μικρότερη από την ισχύ του μετασχηματιστή T1.

Ο επαγωγέας Ld στο κύκλωμα ισχύος είναι απαραίτητος για τον περιορισμό του ρεύματος βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή σε περίπτωση βλάβης του διακένου σπινθήρα. Τις περισσότερες φορές, ο επαγωγέας βρίσκεται στο δευτερεύον κύκλωμα περιέλιξης του μετασχηματιστή T1. Λόγω της υψηλής τάσης, η απαιτούμενη αυτεπαγωγή του επαγωγέα μπορεί να πάρει μεγάλες τιμές από μονάδες έως δεκάδες Henry. Σε αυτή την υλοποίηση, πρέπει να έχει επαρκή ηλεκτρική αντοχή. Με την ίδια επιτυχία, ο επαγωγέας μπορεί να εγκατασταθεί σε σειρά με την κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή, συνεπώς, δεν απαιτείται υψηλή ηλεκτρική αντοχή εδώ, η απαιτούμενη επαγωγή είναι μια τάξη μεγέθους χαμηλότερη και ανέρχεται σε δεκάδες, εκατοντάδες χιλιοστά. Η διάμετρος του σύρματος περιέλιξης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από τη διάμετρο του σύρματος της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Η επαγωγή του επαγωγέα υπολογίζεται από τον τύπο για την εξάρτηση της επαγωγικής αντίδρασης από τη συχνότητα εναλλασσόμενο ρεύμα.

Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης (LPF) έχει σχεδιαστεί για να αποτρέπει τη διείσδυση παλμών υψηλής συχνότητας του πρωτεύοντος κυκλώματος στο κύκλωμα του επαγωγέα και στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή, δηλαδή για την προστασία τους. Το φίλτρο μπορεί να έχει σχήμα L ή U. Η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου επιλέγεται να είναι μια τάξη μεγέθους χαμηλότερη από τη συχνότητα συντονισμού των ταλαντωτικών κυκλωμάτων του πηνίου, αλλά η συχνότητα αποκοπής πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συχνότητα απόκρισης του διακένου σπινθήρα.


Κατά τη φόρτιση συντονισμού ενός πυκνωτή βρόχου (τύπος πηνίου - DCSGTC), χρησιμοποιείται σταθερή τάση, σε αντίθεση με το ACSGTC. Η τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή Τ1 διορθώνεται χρησιμοποιώντας μια γέφυρα διόδου και εξομαλύνεται με πυκνωτή St. Η χωρητικότητα του πυκνωτή πρέπει να είναι μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από τη χωρητικότητα του πυκνωτή βρόχου C1 για να μειωθεί η κυματοποίηση της τάσης DC. Η τιμή χωρητικότητας είναι συνήθως 1-5 μF για αξιοπιστία, η ονομαστική τάση επιλέγεται να είναι 1,5-2 φορές την ανορθωμένη τάση. Αντί για έναν πυκνωτή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συγκροτήματα πυκνωτών, κατά προτίμηση μην ξεχνάτε τις αντιστάσεις εξισορρόπησης όταν συνδέετε πολλούς πυκνωτές σε σειρά.

Οι στήλες διόδων υψηλής τάσης του τύπου KTs201 και άλλες χρησιμοποιούνται σε σειρά ως δίοδοι γέφυρας Το ονομαστικό ρεύμα των στηλών διόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το ονομαστικό ρεύμα της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Η αντίστροφη τάση των στηλών της διόδου εξαρτάται από το κύκλωμα ανόρθωσης για λόγους αξιοπιστίας, η αντίστροφη τάση των διόδων πρέπει να είναι 2 φορές μεγαλύτερη από την τιμή πλάτους της τάσης. Είναι δυνατή η κατασκευή αυτοσχέδιων στύλων διόδου συνδέοντας συμβατικές διόδους ανορθωτή σε σειρά (για παράδειγμα 1N5408, Urev = 1000 V, In = 3 A), χρησιμοποιώντας αντιστάσεις εξισορρόπησης.
Αντί για το τυπικό κύκλωμα ανόρθωσης και εξομάλυνσης, μπορείτε να συναρμολογήσετε έναν διπλασιαστή τάσης από δύο στήλες διόδου και δύο πυκνωτές.

Η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος φόρτισης συντονισμού βασίζεται στο φαινόμενο της αυτεπαγωγής του επαγωγέα Ld, καθώς και στη χρήση διόδου αποκοπής VDо. Τη στιγμή που ο πυκνωτής C1 εκφορτίζεται, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω του επαγωγέα, αυξάνοντας σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο, ενώ η ενέργεια συσσωρεύεται στον επαγωγέα με τη μορφή μαγνητικό πεδίο, και ο πυκνωτής φορτίζεται, συσσωρεύοντας ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρικού πεδίου. Η τάση κατά μήκος του πυκνωτή αυξάνεται στην τάση του τροφοδοτικού, ενώ το μέγιστο ρεύμα ρέει μέσω του επαγωγέα και η πτώση τάσης σε αυτόν είναι μηδέν. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα δεν μπορεί να σταματήσει αμέσως, και συνεχίζει να ρέει προς την ίδια κατεύθυνση λόγω της παρουσίας αυτοεπαγωγής του επαγωγέα. Η φόρτιση του πυκνωτή συνεχίζεται μέχρι να διπλασιαστεί η τάση της πηγής ισχύος. Μια δίοδος αποκοπής είναι απαραίτητη για να αποτραπεί η ροή ενέργειας από τον πυκνωτή πίσω στην πηγή ισχύος, καθώς εμφανίζεται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ του πυκνωτή και της πηγής ισχύος ίση με την τάση της πηγής ισχύος. Στην πραγματικότητα, η τάση στον πυκνωτή δεν φθάνει τη διπλάσια τιμή λόγω της παρουσίας πτώσης τάσης στη στήλη της διόδου.

Η χρήση ενός φορτίου συντονισμού καθιστά δυνατή την πιο αποτελεσματική και ομοιόμορφη μεταφορά ενέργειας στο πρωτεύον κύκλωμα, ενώ για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα (πάνω από το μήκος εκφόρτισης), το DCSGTC απαιτεί λιγότερη ισχύ από την πηγή ισχύος (μετασχηματιστής T1) από το ACSGTC. Οι εκκενώσεις αποκτούν μια χαρακτηριστική ομαλή κάμψη λόγω μιας σταθερής τάσης τροφοδοσίας, σε αντίθεση με το ACSGTC, όπου η επόμενη προσέγγιση των ηλεκτροδίων στο RSG μπορεί να συμβεί εγκαίρως σε οποιοδήποτε τμήμα της ημιτονοειδούς τάσης, συμπεριλαμβανομένης της επίτευξης μηδενικής ή χαμηλής τάσης και, όπως ως αποτέλεσμα, ένα μεταβλητό μήκος εκφόρτισης (ragged discharge).

Η παρακάτω εικόνα δείχνει τους τύπους για τον υπολογισμό των παραμέτρων ενός πηνίου Tesla:

Σας προτείνω να εξοικειωθείτε με την εμπειρία μου στην κατασκευή.

Ο Νίκολα Τέσλα, ένας επιστήμονας και εφευρέτης του οποίου το όνομα καλύπτεται από θρύλους, γεννήθηκε πριν από 162 χρόνια. Του πιστώνεται η επινόηση του πρώτου, ασύρματη μετάδοσηηλεκτρική ενέργεια και ακόμη και «ακτίνες θανάτου». Αλλά οι πραγματικές, μελετημένες και επιβεβαιωμένες εφευρέσεις του Tesla είναι επίσης εντυπωσιακές: συνέβαλε τεράστια στη μελέτη του ηλεκτρισμού, των ραδιοκυμάτων και των μαγνητικών πεδίων.

Η κύρια ανακάλυψη του Tesla παραμένει το εναλλασσόμενο ρεύμα. Φυσικά, ο λαμπρός Σέρβος δεν το επινόησε (όπως γράφεται μερικές φορές σε δημοφιλή άρθρα), αλλά βρήκε μόνο πρακτική εφαρμογή σε αυτό. Στην πορεία σχεδίασε έναν κινητήρα και μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος, οι «απόγονοι» των οποίων χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα.

Μπορούν να τοποθετηθούν εξαρτήματα πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςή με μέθοδο ανάρτησης - σε MDF ή χαρτόνι.

Και λίγα λόγια για τα μέτρα ασφαλείας.Παρά το γεγονός ότι οι εκκενώσεις ενός πηνίου Tesla δεν προκαλούν βλάβη σε ένα άτομο λόγω του λεγόμενου "φαινόμενου δέρματος" (το ρεύμα διέρχεται κατά μήκος της επιφάνειας του δέρματος), είναι σημαντικό να τηρείτε την ηλεκτρική ασφάλεια κατά τη συναρμολόγηση και τη δοκιμή του . Επίσης, δεν συνιστάται η παραμονή κοντά σε ένα πηνίο που λειτουργεί για πολύ καιρό: το πεδίο υψηλής τάσης μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την ευεξία σας.

Τώρα ας προχωρήσουμε στη συναρμολόγηση της συσκευής. Έχουμε ήδη συζητήσει το τροφοδοτικό παραπάνω, αλλά εδώ είναι πέντε τρόποι για το πώς και από τι να χτίσετε ένα περίβλημα, πηνία και ένα τοροειδές.

Μέθοδος 1: "στο φλάουτο των σωλήνων αποχέτευσης"

Εδώ είναι τι θα χρειαστείτε.

• Διακόπτης.
• Αντίσταση 22 kOhm.
• Τρανζίστορ 2N2222A.
• Σύνδεσμος για το στέμμα.
• Σωλήνας PVC d=20 mm, μήκος 85 mm.
• Μπαταρία "κορώνα" 9V.
• Σύρμα χαλκού με διατομή 0,5 mm.
• Σύρμα με μόνωση PVC με διατομή 1 mm, μήκος 15-20 cm.
• Ένα κομμάτι κόντρα πλακέ ή laminate διαστάσεων περίπου 20x20 cm.

Η διαδικασία συναρμολόγησης εδώ είναι σχεδόν η ίδια με τα προηγούμενα μοντέλα.

1. Ας ξεκινήσουμε με το πηνίο L2. Τυλίξτε το χάλκινο σύρμα πάνω στον σωλήνα σε ένα στρώμα, γυρίστε το για να γυρίσει, απομακρύνοντας από τις άκρες κατά περίπου 0,5 cm Στερεώστε τις πρώτες και τελευταίες στροφές με χαρτοταινία, έτσι ώστε η περιέλιξη να μην πετάξει.

2. Στερεώστε τον σωλήνα του καρουλιού στη βάση από κόντρα πλακέ ή laminate χρησιμοποιώντας ζεστή κόλλα. Ασφαλίστε επίσης τον διακόπτη, το τρανζίστορ και το συνδετήρα της κορώνας.

3. Κάντε το πηνίο L1. Τυλίξτε το μονωμένο σύρμα γύρω από το πηνίο δύο φορές και στερεώστε το επίσης με ζεστή κόλλα.

4. Συνδέστε το κύκλωμα σε ένα κύκλωμα:

♦ το κάτω άκρο του δευτερεύοντος (μακριού) σύρματος πηνίου - στη μεσαία επαφή του τρανζίστορ.

♦ αντίσταση - επίσης στη μεσαία επαφή του τρανζίστορ.

♦ το άνω άκρο του σύρματος του πρωτεύοντος (κοντού) πηνίου - στην αντίσταση.

♦ το κάτω άκρο του πρωτεύοντος σύρματος περιέλιξης - στη δεξιά επαφή του τρανζίστορ.

♦ επαφή της αντίστασης με το καλώδιο της κύριας περιέλιξης - στην επαφή του διακόπτη.

♦ κόκκινο καλώδιο της φίσας "στέμμα" (+) - στη μεσαία επαφή του διακόπτη.

♦ μαύρο καλώδιο του συνδετήρα κορώνας (-) - στην αριστερή επαφή του τρανζίστορ.

Αφού εγκαταστήσετε την μπαταρία στο βύσμα και πατήσετε το διακόπτη, το πηνίο θα λειτουργήσει. Δεν θα παράγει ορατή εκφόρτιση λόγω της χαμηλής τάσης λειτουργίας του, αλλά θα μπορεί να ανάψει μια λάμπα φθορισμού στο χέρι σας.

Μπόνους: ένας γιγάντιος κύλινδρος ύψους τριών μέτρων

Αυτή η «συνταγή» αναπτύχθηκε και δοκιμάστηκε από έναν χρήστη του Habr ζεργκλαμπ και η ομάδα του. Δημιούργησαν ένα πηνίο ύψους περίπου τριών μέτρων με εκτιμώμενη ισχύ περίπου 30-40 kW. Οι λάτρεις έχουν επιλέξει μια παραλλαγή του πηνίου Tesla, γνωστή ως DRSSTC - Dual Resonant Solid State Coil Tesla. Έχει μια ιδιαίτερη «μουσικότητα»: παράγει ήχους, το ύψος των οποίων μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας ένα τηλεχειριστήριο midi.

Η ομάδα χρησιμοποίησε:

• Σύρμα χαλκού 1,6 χλστ.
• Σωλήνας αποχέτευσης PVC d=30 mm, μήκος 180 cm.
• Χάλκινος σωλήνας με διάμετρο 22 mm.
• Σωλήνες αλουμινίου d=50 mm.
• Κόντρα πλακέ και υαλοβάμβακα για εξαρτήματα πλαισίου.

Διαδικασία κατασκευής:

1. Όπως και οι προηγούμενοι κύριοι, ο zerglabs και οι «συνεργοί» του τύλιξαν πρώτα τον σωλήνα με χάλκινο σύρμα για να κάνουν ένα δευτερεύον κύκλωμα. Τοποθετήθηκε σε βάση από κόντρα πλακέ.

2. Το δευτερεύον κύκλωμα κατασκευάστηκε από χάλκινο σωλήνα, ο οποίος τοποθετήθηκε σε βάση με αυλακώσεις. Έξι στροφές, διάμετρος 22 mm.

3. Η ομάδα κατασκεύασε ένα ειδικό τοροειδές που είναι βολικό για τη μεταφορά. Αποτελείται από στοιχεία κόντρα πλακέ και λυγισμένους σωλήνες αλουμινίου και, όταν συναρμολογείται, μοιάζει με σκελετό ντόνατ. Όπως εξηγεί ο zerglabs, το πεδίο «τυλίγει» το τοροειδές, επομένως μπορεί να μην είναι συνεχές.

4. Συναρμολόγηση του ηλεκτρικού τμήματος. Οι μετατροπείς ισχύος για μεγάλα πηνία Tesla χρησιμοποιούν συχνά μονάδες IGBT. Για το γιγάντιο πηνίο, η ομάδα πήρε δύο μονάδες CM600DU-24NFH (600 αμπέρ συνεχές ρεύμα, 1200 βολτ) και τις συνέδεσε σε ένα κύκλωμα γέφυρας. Οι μονάδες στερεώθηκαν με χάλκινες ράβδους και εξοπλίστηκαν με ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές και φιλμ. Ένας αυτόματος εκκινητής (ρελέ μεγάλης ισχύος) και αρκετές αντιστάσεις ισχύος ενσωματώθηκαν στον αυτοματισμό ελέγχου, έτσι ώστε όταν ενεργοποιηθεί, το πηνίο να μην χτυπήσει τις ασφάλειες του δικτύου.

Ο σχεδιασμός περιελάμβανε επίσης μια μπαταρία πυκνωτών: πέντε τεμάχια συνολικής χωρητικότητας περίπου 1,2 μικροφαράντ και μέγιστη τάση 20 κιλοβολτ. Συνδέθηκαν χρησιμοποιώντας χάλκινες πλάκες.

Το περίπλοκο και μυστικό μέρος του γιγαντιαίου πηνίου είναι ο οδηγός, ο οποίος ρυθμίζει τη συχνότητα ταλάντωσης. Σας επιτρέπει να ελέγχετε τις εκκενώσεις, συμπεριλαμβανομένης της αναπαραγωγής μελωδίας στα πηνία. Αλλά το σχέδιό του είναι η πνευματική ιδιοκτησία των προγραμματιστών.

Πολλοί άνθρωποι έχουν ακούσει ότι ο φυσικός Νίκολα Τέσλα ήταν ένας λαμπρός εφευρέτης και ήταν πολύ μπροστά από την εποχή του. Δυστυχώς, για διάφορους λόγους, οι περισσότερες εφευρέσεις του δεν είδαν ποτέ το φως της δημοσιότητας. Αλλά ένα από τα πιο αμφιλεγόμενα - το πηνίο Tesla - έχει επιβιώσει μέχρι σήμερα και έχει βρει εφαρμογή στην ιατρική, τη στρατιωτική βιομηχανία και τις εκθέσεις φωτός.

Εν ολίγοις, ένα πηνίο Tesla (CT) είναι ένας μετασχηματιστής συντονισμού που δημιουργεί ρεύμα υψηλής συχνότητας. Υπάρχουν πληροφορίες ότι στα πειράματά τους, οι στρατιωτικοί έφεραν το πηνίο σε ισχύ 1 THz.

Τεράστια πηνία Tesla

Εδώ αξίζει να τεθεί το εξής ερώτημα: γιατί το εφηύρε ο Tesla; Σύμφωνα με τα αρχεία, ο επιστήμονας εργαζόταν σε τεχνολογία ασύρματης μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας. Το ερώτημα είναι εξαιρετικά επίκαιρο για όλη την ανθρωπότητα. Θεωρητικά, με τη βοήθεια του αιθέρα, δύο ισχυροί CT που βρίσκονται μερικά χιλιόμετρα ο ένας από τον άλλο θα μπορούν να μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια. Για να γίνει αυτό, πρέπει να συντονιστούν στην ίδια συχνότητα. Υπάρχει επίσης η άποψη ότι η CT μπορεί να γίνει ένα είδος μηχανής αέναης κίνησης.

Η εισαγωγή αυτής της τεχνολογίας θα καταστήσει όλους τους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς και άλλους διαθέσιμους σήμερα απλώς περιττούς. Η ανθρωπότητα δεν θα χρειαστεί να κάψει στερεά απολιθώματα, να διατρέχει κίνδυνο μόλυνσης από την ακτινοβολία ή να μπλοκάρει τις κοίτες ποταμών. Αλλά η απάντηση στο ερώτημα γιατί κανείς δεν αναπτύσσεται αυτή η τεχνολογία, παραμένει στους συνωμοσιολόγους.

Επιτραπέζιο πηνίο Tesla, που πωλείται σήμερα ως αναμνηστικό

Αρχή λειτουργίας

Σήμερα, πολλοί ηλεκτρολόγοι στο σπίτι προσπαθούν να συναρμολογήσουν ένα CT, χωρίς να κατανοούν πάντα την αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή Tesla, γι 'αυτό αποτυγχάνουν. Στην πραγματικότητα, η CT δεν απέχει πολύ από έναν συμβατικό μετασχηματιστή.

Υπάρχουν δύο περιελίξεις - κύρια και δευτερεύουσα. Όταν στο πρωτεύον τύλιγμα εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση από εξωτερική πηγή, δημιουργείται γύρω του μαγνητικό πεδίο ή, όπως λέγεται επίσης, ένα κύκλωμα ταλάντωσης. Όταν το φορτίο διαρρεύσει το διάκενο του σπινθήρα, η ενέργεια θα αρχίσει να ρέει μέσω του μαγνητικού πεδίου στο δευτερεύον τύλιγμα, όπου θα σχηματιστεί ένα δεύτερο ταλαντευόμενο κύκλωμα. Μέρος της ενέργειας που συσσωρεύεται στο κύκλωμα θα αντιπροσωπεύεται από την τάση. Η τιμή του θα είναι ευθέως ανάλογη με το χρόνο σχηματισμού του περιγράμματος.

Έτσι, σε ένα CT υπάρχουν δύο διασυνδεδεμένα ταλαντωτικά κυκλώματα, το οποίο είναι το καθοριστικό χαρακτηριστικό σε σύγκριση με τους συμβατικούς μετασχηματιστές. Η αλληλεπίδρασή τους δημιουργεί ένα ιονιστικό αποτέλεσμα, γι' αυτό βλέπουμε streamers (κεραυνούς).

Συσκευή πηνίου

Ο μετασχηματιστής Tesla, το διάγραμμα του οποίου θα παρουσιαστεί παρακάτω, αποτελείται από δύο πηνία, έναν δακτύλιο, έναν προστατευτικό δακτύλιο και, φυσικά, τη γείωση.

Σκίτσο επιτραπέζιου CT

Είναι απαραίτητο να εξετάσετε κάθε στοιχείο ξεχωριστά:

• Το κύριο πηνίο βρίσκεται στο κάτω μέρος. Παρέχεται ρεύμα σε αυτό. Πρέπει να είναι γειωμένο. Κατασκευασμένο από μέταλλο χαμηλής αντίστασης.
• δευτερεύον πηνίο. Για την περιέλιξη, χρησιμοποιείται επισμαλτωμένο χάλκινο σύρμα περίπου 800 στροφών. Με αυτόν τον τρόπο τα πηνία δεν θα ξετυλιχτούν ούτε θα γρατσουνιστούν.
• τοροειδές. Αυτό το στοιχείο μειώνει τη συχνότητα συντονισμού, συσσωρεύει ενέργεια και αυξάνει το πεδίο εργασίας.
• προστατευτικός δακτύλιος. Είναι ένας ανοιχτός βρόχος από σύρμα χαλκού. Ρυθμίστε εάν το μήκος της σερπαντίνας είναι μεγαλύτερο από το μήκος της δευτερεύουσας περιέλιξης.
• γείωση Εάν ενεργοποιήσετε ένα μη γειωμένο πηνίο, οι σερπαντίνες (τρέχουσες εκκενώσεις) δεν θα εκτοξευθούν στον αέρα, αλλά θα δημιουργήσουν έναν κλειστό δακτύλιο.

Σχέδιο CT

Αυτοπαραγωγή

Ετσι, ο απλούστερος τρόποςφτιάχνοντας ένα πηνίο Tesla για ανδρείκελα με τα χέρια σας. Συχνά στο Διαδίκτυο μπορείτε να δείτε ποσά που υπερβαίνουν το κόστος ενός καλού smartphone, αλλά στην πραγματικότητα, ένας μετασχηματιστής 12 V, ο οποίος θα σας επιτρέψει να απολαύσετε την ενεργοποίηση της λάμπας χωρίς τη χρήση πρίζας, μπορεί να συναρμολογηθεί από ένα σωρό απορριμμάτων γκαράζ.

Τι πρέπει να γίνει τελικά;

Θα χρειαστείτε σύρμα από εμαγιέ χαλκού. Εάν δεν μπορείτε να βρείτε ένα σμάλτο, τότε θα χρειαστείτε επιπλέον κανονικό βερνίκι νυχιών. Η διάμετρος του σύρματος μπορεί να είναι από 0,1 έως 0,3 mm. Για να διατηρήσετε τον αριθμό των στροφών θα χρειαστείτε περίπου 200 μέτρα. Μπορείτε να το τυλίξετε σε έναν κανονικό σωλήνα από PVC με διάμετρο 4 έως 7 cm. Θα πρέπει επίσης να αγοράσετε ένα τρανζίστορ, για παράδειγμα, ένα ζεύγος αντιστάσεων και καλωδίων. Θα ήταν ωραίο να προμηθευτείτε ένα ψυγείο υπολογιστή που θα ψύχει το τρανζίστορ.

Τώρα μπορείτε να ξεκινήσετε τη συναρμολόγηση:

1. κόψτε 30 cm σωλήνα.
2. τυλίξτε το σύρμα γύρω του. Οι στροφές πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά η μία στην άλλη. Εάν το σύρμα δεν είναι επικαλυμμένο με σμάλτο, βερνικώστε το στο τέλος. Από την κορυφή του σωλήνα, περάστε το άκρο του σύρματος μέσα από τον τοίχο και φέρτε το προς τα πάνω έτσι ώστε να προεξέχει 2 cm πάνω από τον εγκατεστημένο σωλήνα.
3. φτιάξτε μια πλατφόρμα. Μια κανονική σανίδα μοριοσανίδων θα κάνει?
4. μπορείτε να φτιάξετε το πρώτο πηνίο. Πρέπει να πάρετε έναν χάλκινο σωλήνα 6 mm, να τον λυγίσετε σε τρεισήμισι στροφές και να τον στερεώσετε στο πλαίσιο. Εάν η διάμετρος του σωλήνα είναι μικρότερη, τότε θα πρέπει να υπάρχουν περισσότερες στροφές. Η διάμετρός του θα πρέπει να είναι 3 cm μεγαλύτερη από το δεύτερο πηνίο. Στερεώστε στο πλαίσιο. Τοποθετήστε αμέσως το δεύτερο πηνίο.
5. Υπάρχουν αρκετοί τρόποι για να φτιάξετε ένα toroid. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σωλήνες χαλκού. Αλλά είναι πιο εύκολο να πάρετε μια κανονική αυλάκωση αλουμινίου και μια μεταλλική εγκάρσια ράβδο για στερέωση στο προεξέχον άκρο του σύρματος. Εάν το σύρμα είναι πολύ σαθρό για να συγκρατήσει το δακτύλιο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα καρφί όπως αυτό στην παρακάτω εικόνα.
6. Μην ξεχνάτε τον προστατευτικό δακτύλιο. Αν και το ένα άκρο του πρωτεύοντος κυκλώματος είναι γειωμένο, μπορεί να εγκαταλειφθεί.
7. Όταν ο σχεδιασμός είναι έτοιμος, το τρανζίστορ συνδέεται σύμφωνα με το κύκλωμα, προσαρτάται σε ψυγείο ή ψυγείο, τότε πρέπει να τροφοδοτήσετε με ρεύμα και η εγκατάσταση έχει ολοκληρωθεί.

Το πρώτο πηνίο μπορεί να γίνει επίπεδο, όπως στην εικόνα

Πολλοί άνθρωποι χρησιμοποιούν μια κανονική κορώνα Duracell για να τροφοδοτήσουν την εγκατάσταση.

DIY μετασχηματιστής Tesla, απλούστερο σχήμα

Υπολογισμός πηνίου

Ο υπολογισμός του CT πραγματοποιείται συνήθως κατά την κατασκευή ενός μετασχηματιστή βιομηχανικού μεγέθους. Για πειράματα στο σπίτι, αρκεί να χρησιμοποιήσετε τις παραπάνω συστάσεις.

Ο ίδιος ο υπολογισμός θα σας πει τον βέλτιστο αριθμό στροφών για το δευτερεύον πηνίο ανάλογα με τις στροφές του πρώτου, την αυτεπαγωγή κάθε πηνίου, την χωρητικότητα των κυκλωμάτων και, κυρίως, την απαιτούμενη συχνότητα λειτουργίας του μετασχηματιστή και την χωρητικότητα του ο πυκνωτής.

Παράδειγμα υπολογισμού CT

Μέτρα ασφαλείας

Αφού συλλέξετε το CT, πρέπει να λάβετε ορισμένες προφυλάξεις πριν από την εκτόξευση. Πρώτα, πρέπει να ελέγξετε την καλωδίωση στο δωμάτιο όπου σκοπεύετε να συνδέσετε τον μετασχηματιστή. Δεύτερον, ελέγξτε τη μόνωση των περιελίξεων.

Αξίζει επίσης να θυμάστε τις απλούστερες προφυλάξεις. Η τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι κατά μέσο όρο 700Α, τα 15Α είναι ήδη θανατηφόρα για ένα άτομο. Επιπλέον, αξίζει να αφήσετε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές, εάν εισέλθουν στην περιοχή λειτουργίας του πηνίου, είναι πιθανό να καούν.

Η CT είναι μια επαναστατική ανακάλυψη της εποχής της, υποτιμημένη σήμερα. Σήμερα ο μετασχηματιστής Tesla χρησιμοποιείται μόνο για την ψυχαγωγία οικιακών ηλεκτρολόγων και σε παραστάσεις φωτός. Μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας ένα πηνίο χρησιμοποιώντας διαθέσιμα υλικά. Θα χρειαστείτε έναν σωλήνα PVC, αρκετές εκατοντάδες μέτρα χάλκινο σύρμα, μερικά μέτρα χάλκινους σωλήνες, ένα τρανζίστορ και μερικές αντιστάσεις.

Ο μετασχηματιστής (πηνίο) Tesla (Tesla Coil, TC) είναι ένας ενισχυτής υψηλής συχνότητας μετασχηματιστή συντονισμού- δύο κυκλώματα ταλάντωσης συντονισμένα στην ίδια συχνότητα συντονισμού. ΣΕΣτο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλά παραδείγματα ζωντανών υλοποιήσεων αυτής της ασυνήθιστης συσκευής.

Ένα πηνίο χωρίς σιδηρομαγνητικό πυρήνα, που αποτελείται από πολλές στροφές λεπτού σύρματος, στο οποίο ολοκληρώνεται ένας δακτύλιος, εκπέμπει πραγματικούς κεραυνούς, εντυπωσιάζοντας τους έκπληκτους θεατές.

Από την άποψη της ηλεκτρολογίας στην πρωτόγονη κατανόησή μας, ένας μετασχηματιστής Tesla είναι ένα πρωτεύον και δευτερεύον τύλιγμα, το απλούστερο κύκλωμα που παρέχει ισχύ στο πρωτεύον τύλιγμα στη συχνότητα συντονισμού του δευτερεύοντος τυλίγματος, αλλά η τάση εξόδου αυξάνεται εκατοντάδες φορές . Αυτό είναι δύσκολο να το πιστέψει κανείς, αλλά ο καθένας μπορεί να το δει μόνος του.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής Tesla;

Σπείρα Teslaπήρε το όνομά του από τον εφευρέτη του Νικόλα Tesla(1891 περίπου).Η ιστορία αυτής της εφεύρεσης ξεκινά στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο λαμπρός πειραματικός επιστήμονας Νίκολα Τέσλα, που εργαζόταν στις ΗΠΑ, μόλις έβαλε στον εαυτό του καθήκον να μάθει πώς να μεταδίδει ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς καλώδια. Μια συσκευή για την παραγωγή ρευμάτων υψηλής συχνότητας και υψηλού δυναμικού κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Tesla το 1896.

Αν και υπάρχουν διάφοροι τύποι πηνίων Tesla, όλα έχουν κοινά χαρακτηριστικά.

Το Tesla Transformer είναι ένα εξαιρετικό παιχνίδι για όσους θέλουν να κάνουν κάτι παρόμοιο. Αυτή η συσκευή δεν σταματά ποτέ να εκπλήσσει τους άλλους με τη δύναμη των τεράστιων εκκενώσεων της. Επιπλέον, η ίδια η διαδικασία κατασκευής ενός μετασχηματιστή είναι πολύ συναρπαστική - δεν συμβαίνει συχνά τόσα πολλά φυσικά εφέ να συνδυάζονται σε ένα απλό σχέδιο.

Παρά το γεγονός ότι το ίδιο το Tesla είναι πολύ απλό, πολλοί από αυτούς που προσπαθούν να το σχεδιάσουν δεν καταλαβαίνουν πώς λειτουργεί ο μετασχηματιστής Tesla.

Η αρχή λειτουργίας ενός μετασχηματιστή Tesla είναι παρόμοια με τη λειτουργία ενός συμβατικού. Ο μετασχηματιστής σώματος αποτελείται από δύο περιελίξεις - πρωτεύον (Lp) και δευτερεύον (Ls) (ονομάζονται συχνότερα "πρωτεύον" και "δευτερεύον"). Εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση στο πρωτεύον τύλιγμα και δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Με τη βοήθεια αυτού του πεδίου, η ενέργεια μεταφέρεται από το πρωτεύον τύλιγμα στο δευτερεύον.

διακυμάνσεις τάσης σε μετασχηματιστή Tesla

Η Tesla έχει τρία κύρια χαρακτηριστικά:

1. συχνότητα συντονισμού του δευτερεύοντος κυκλώματος,
2. συντελεστής σύζευξης των πρωτευόντων και δευτερευουσών περιελίξεων,
3. συντελεστής ποιότητας του δευτερεύοντος κυκλώματος.

Ο συντελεστής σύζευξης καθορίζει πόσο γρήγορα η ενέργεια μεταφέρεται από το πρωτεύον τύλιγμα στο δευτερεύον και ο παράγοντας ποιότητας καθορίζει πόσο καιρό το ταλαντευόμενο κύκλωμα μπορεί να διατηρήσει ενέργεια.

Κύρια μέρη και δομές του μετασχηματιστή Tesla

Σχέδιο μετασχηματιστή Tesla

Toroid

Toroid - εκτελεί τρεις λειτουργίες.

Το πρώτο είναι η μείωση της συχνότητας συντονισμού - αυτό είναι σημαντικό για το SSTC και το DRSSTC, καθώς οι ημιαγωγοί ισχύος δεν λειτουργούν καλά σε υψηλές συχνότητες.

Το δεύτερο είναι η συσσώρευση ενέργειας πριν από το σχηματισμό ενός streamer.

Ένα streamer είναι, στην πραγματικότητα, ο ορατός ιονισμός του αέρα (λάμψη ιόντων) που δημιουργείται από το πεδίο υψηλής τάσης ενός μετασχηματιστή.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο δακτύλιος, τόσο περισσότερη ενέργεια συσσωρεύεται σε αυτόν και, τη στιγμή που ο αέρας διαπερνά, ο δακτύλιος εκπέμπει αυτήν την ενέργεια στον streamer, αυξάνοντάς την έτσι. Για να εκμεταλλευτεί αυτό το φαινόμενο σε συνεχώς αντλούμενο Teslas, χρησιμοποιείται ένας κοπτήρας.

Το τρίτο είναι ο σχηματισμός ενός ηλεκτροστατικού πεδίου, το οποίο απωθεί το streamer από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του tesla. Εν μέρει, αυτή η λειτουργία εκτελείται από το ίδιο το δευτερεύον τύλιγμα, αλλά το τοροειδές μπορεί να το βοηθήσει καλά. Ακριβώς λόγω της ηλεκτροστατικής απώθησης του streamer δεν παίρνει τη συντομότερη διαδρομή προς το δευτερεύον.

Τα teslas με παλμική άντληση - SGTC, DRSSTC και τσόπερ τεσλά - θα ωφεληθούν περισσότερο από τη χρήση του toroidoa. Η τυπική εξωτερική διάμετρος ενός δακτύλιου είναι διπλάσια από τη διάμετρο του δευτερεύοντος.

Οι τοροειδείς συνήθως κατασκευάζονται από αυλακώσεις αλουμινίου, αν και υπάρχουν πολλές άλλες διαθέσιμες τεχνολογίες

Η δευτερεύουσα περιέλιξη είναι το κύριο μέρος του Tesla

Η τυπική αναλογία του μήκους της περιέλιξης tesla προς τη διάμετρο περιέλιξης είναι 4:1 – 5:1.

Η διάμετρος του σύρματος για την περιέλιξη ενός tesla επιλέγεται συνήθως έτσι ώστε να τοποθετούνται 800-1200 στροφές στο δευτερεύον.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Μην τυλίγετε πολλές στροφές στο δευτερεύον με λεπτό σύρμα. Τα πηνία στο δευτερεύον θα πρέπει να τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά το ένα στο άλλο.

Για προστασία από τις γρατσουνιές και τις στροφές που διαλύονται, οι δευτερεύουσες περιελίξεις συνήθως επικαλύπτονται με βερνίκι. Τις περισσότερες φορές, για αυτό χρησιμοποιούνται εποξειδική ρητίνη και βερνίκι πολυουρεθάνης. Είναι απαραίτητο το βερνίκι σε πολύ λεπτές στρώσεις. Συνήθως, στο δευτερεύον εφαρμόζονται τουλάχιστον 3-5 λεπτές στρώσεις βερνικιού.

Τυλίγουν τη δευτερεύουσα περιέλιξη σε αγωγούς αέρα (λευκό) ή, χειρότερα, σε σωλήνες PVC αποχέτευσης (γκρι). Μπορείτε να βρείτε αυτούς τους σωλήνες σε οποιοδήποτε κατάστημα υλικού.

Προστατευτικό δαχτυλίδι

Ο προστατευτικός δακτύλιος έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει ότι το streamer, εάν εισέλθει στην κύρια περιέλιξη, δεν καταστρέφει τα ηλεκτρονικά. Αυτό το εξάρτημα εγκαθίσταται στο Tesla εάν το μήκος του σερπαντίνας είναι μεγαλύτερο από το μήκος της δευτερεύουσας περιέλιξης. Είναι μια ανοιχτή στροφή χάλκινου σύρματος (τις περισσότερες φορές, λίγο παχύτερο από αυτό από το οποίο κατασκευάζεται η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή Tesla). Ο προστατευτικός δακτύλιος γειώνεται στην κοινή γείωση χρησιμοποιώντας ξεχωριστό σύρμα.

Πρωτογενές τύλιγμα

Πρωτεύουσα περιέλιξη - συνήθως κατασκευασμένη από χαλκοσωλήνα για κλιματιστικά. Πρέπει να έχει πολύ μικρή αντίσταση για να περάσει μεγάλο ρεύμα. Το πάχος του σωλήνα επιλέγεται συνήθως με το μάτι στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, η επιλογή πέφτει σε σωλήνα 6 mm. Επίσης, σύρματα μεγαλύτερης διατομής χρησιμοποιούνται ως πρωτεύοντα σύρματα.

Σε σχέση με τη δευτερεύουσα περιέλιξη, ρυθμίζεται έτσι ώστε να παρέχει τον επιθυμητό συντελεστή σύζευξης.

Παίζει συχνά το ρόλο ενός δομικού στοιχείου σε εκείνα τα teslas όπου το πρωτεύον κύκλωμα είναι συντονισμένο. Το σημείο σύνδεσης με το πρωτεύον γίνεται κινητό και η κίνησή του αλλάζει τη συχνότητα συντονισμού του πρωτεύοντος κυκλώματος.

Οι πρωτεύουσες περιελίξεις γίνονται συνήθως κυλινδρικές, επίπεδες ή κωνικές. Τυπικά, το επίπεδο πρωτεύον χρησιμοποιείται στο SGTC, το κωνικό στο SGTC και το DRSSTC και το κυλινδρικό στο SSTC, το DRSSTC και το VTTC.

Γείωση

Η γείωση, παραδόξως, είναι επίσης ένα πολύ σημαντικό μέρος του Tesla. Οι άνθρωποι κάνουν συχνά την ερώτηση: πού πάνε οι streamers; - οι σερπαντίνες έπεσαν στο έδαφος!

Οι streamers κλείνουν το ρεύμα που φαίνεται με μπλε χρώμα στην εικόνα

Έτσι, εάν η γείωση είναι κακή, οι σερπαντίνες δεν θα έχουν πού να πάνε και θα πρέπει να χτυπήσουν το Tesla (βραχυκυκλώστε το ρεύμα τους) αντί να εκραγούν στον αέρα.

Επομένως, θέτοντας το ερώτημα, είναι απαραίτητο να γειωθεί το Tesla;

Η γείωση για ένα Tesla είναι υποχρεωτική.

Υπάρχουν μετασχηματιστές Tesla χωρίς πρωτεύον τύλιγμα. Παρέχουν ρεύμα απευθείας στο άκρο «γείωσης» του δευτερεύοντος. Αυτή η μέθοδος σίτισης ονομάζεται «βασική τροφή».

Μερικές φορές, ένας άλλος μετασχηματιστής Tesla χρησιμοποιείται ως πηγή τροφοδοσίας βάσης, αυτή η μέθοδος τροφοδοσίας ονομάζεται "Μεγεθυντικός φακός".

Υπάρχουν τα λεγόμενα διπολικά Teslas, διαφέρουν στο ότι η εκκένωση δεν συμβαίνει στον αέρα, αλλά μεταξύ των δύο άκρων της δευτερεύουσας περιέλιξης. Έτσι, η διαδρομή ρεύματος μπορεί εύκολα να βραχυκυκλωθεί και η γείωση δεν είναι απαραίτητη.

Εδώ είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι πηνίων Tesla ανάλογα με τον τρόπο ελέγχου τους:

1. SGTC (SGTC, Spark Gap Tesla Coil) - Μετασχηματιστής Tesla σε διάκενο σπινθήρα. Αυτό είναι ένα κλασικό σχέδιο, ένα παρόμοιο σχέδιο χρησιμοποιήθηκε αρχικά από τον ίδιο τον Tesla. Ένα διάκενο σπινθήρα χρησιμοποιείται εδώ ως στοιχείο μεταγωγής. Σε σχέδια χαμηλής ισχύος, ο απαγωγέας αποτελείται από δύο κομμάτια χονδρού σύρματος που βρίσκονται σε κάποια απόσταση, ενώ σε πιο ισχυρούς χρησιμοποιούνται σύνθετοι περιστρεφόμενοι απαγωγείς που χρησιμοποιούν κινητήρες. Οι μετασχηματιστές αυτού του τύπου κατασκευάζονται εάν απαιτείται μόνο μεγάλο μήκος ροής και η απόδοση δεν είναι σημαντική.
2. VTTC (VTTC, Vacuum Tube Tesla Coil) – Μετασχηματιστής Tesla σε σωλήνα κενού. Ένας ισχυρός ραδιοσωλήνας, για παράδειγμα GU-81, χρησιμοποιείται εδώ ως στοιχείο μεταγωγής. Τέτοιοι μετασχηματιστές μπορούν να λειτουργούν σε συνεχή λειτουργία και να παράγουν αρκετά πυκνές εκκενώσεις. Αυτός ο τύποςΤα τροφοδοτικά χρησιμοποιούνται συχνότερα για την κατασκευή πηνίων υψηλής συχνότητας, τα οποία, λόγω της τυπικής εμφάνισης των σερπαντέρ τους, ονομάζονται «πηνία πυρσού».
3. Το SSTC (SSTC, Solid State Coil Tesla) είναι ένας μετασχηματιστής Tesla που χρησιμοποιεί ημιαγωγούς ως βασικό στοιχείο. Συνήθως πρόκειται για τρανζίστορ IGBT ή MOSFET. Αυτός ο τύπος μετασχηματιστών μπορεί να λειτουργεί σε συνεχή λειτουργία. ΕμφάνισηΟι σερπαντίνες που δημιουργούνται από ένα τέτοιο πηνίο μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές. Αυτός ο τύπος μετασχηματιστών Tesla είναι πιο εύκολος στον έλεγχο, για παράδειγμα, μπορείτε να παίξετε μουσική σε αυτούς.
4. Το DRSSTC (Dual Resonant Solid State Coil) είναι ένας μετασχηματιστής Tesla με δύο κυκλώματα συντονισμού, όπως και στο SSTC, οι ημιαγωγοί χρησιμοποιούνται ως κλειδιά. Το DRSSTC είναι ο πιο δύσκολος τύπος μετασχηματιστή Tesla στον έλεγχο και τη διαμόρφωση.

Για να επιτευχθεί πιο αποτελεσματική και αποτελεσματική λειτουργία του μετασχηματιστή Tesla, χρησιμοποιούνται κυκλώματα τοπολογίας DRSSTC, όταν επιτυγχάνεται ισχυρός συντονισμός στο ίδιο το πρωτεύον κύκλωμα και στο δευτερεύον κύκλωμα, κατά συνέπεια, φωτεινότερη εικόνα, μακρύτεροι και παχύτεροι κεραυνοί (streamers) .

Τύποι εφέ από πηνίο Tesla

• Τόξο – Εμφανίζεται σε πολλές περιπτώσεις. Είναι χαρακτηριστικό για μετασχηματιστές σωλήνων.
  Η εκκένωση κορώνας είναι η λάμψη των ιόντων αέρα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο αυξημένης τάσης, σχηματίζει μια όμορφη μπλε λάμψη γύρω από τα στοιχεία μιας συσκευής με υψηλή τάση, καθώς και μεγάλη καμπυλότητα επιφάνειας.
• Ο σπινθήρας ονομάζεται επίσης εκκένωση σπινθήρα. Ρέει από το τερματικό στο έδαφος, ή σε ένα γειωμένο αντικείμενο, με τη μορφή μιας δέσμης φωτεινών διακλαδισμένων λωρίδων που εξαφανίζονται ή αλλάζουν γρήγορα.
• Τα streamers είναι λεπτά, ελαφρώς φωτεινά διακλαδισμένα κανάλια που περιέχουν άτομα ιονισμένου αερίου και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Δεν μπαίνουν στο έδαφος, αλλά ρέουν στον αέρα. Μια ροή είναι ο ιονισμός του αέρα που παράγεται από το πεδίο ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης.

Η δράση ενός πηνίου Tesla συνοδεύεται από ένα τρίξιμο ηλεκτρικού ρεύματος. Οι streamers μπορούν να μετατραπούν σε κανάλια σπινθήρα. Αυτό συνοδεύεται από μεγάλη αύξηση του ρεύματος και της ενέργειας. Το κανάλι του streamer διαστέλλεται γρήγορα, η πίεση αυξάνεται απότομα και ως εκ τούτου σχηματίζεται ένα ωστικό κύμα. Ο συνδυασμός τέτοιων κυμάτων είναι σαν το τρίξιμο των σπινθήρων.

Πρακτική εφαρμογή μετασχηματιστή Tesla

Η τάση στην έξοδο ενός μετασχηματιστή Tesla μερικές φορές φτάνει τα εκατομμύρια βολτ, γεγονός που σχηματίζει σημαντικές εναέριες ηλεκτρικές εκκενώσεις μήκους πολλών μέτρων. Επομένως, τέτοια εφέ χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εκπομπών επίδειξης.

Το πηνίο Tesla βρήκε πρακτική εφαρμογή στην ιατρική στις αρχές του περασμένου αιώνα. Οι ασθενείς αντιμετωπίστηκαν με ρεύματα χαμηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας. Τέτοια ρεύματα ρέουν σε όλη την επιφάνεια του δέρματος, έχουν θεραπευτική και τονωτική δράση, χωρίς να προκαλούν καμία βλάβη στον ανθρώπινο οργανισμό. Ωστόσο, τα ισχυρά ρεύματα υψηλής συχνότητας έχουν αρνητική επίδραση.

Ο μετασχηματιστής Tesla χρησιμοποιείται σε στρατιωτικό εξοπλισμό για την ταχεία καταστροφή ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε ένα κτίριο, σε πλοίο ή σε δεξαμενή. Σε αυτή την περίπτωση, για μικρό χρονικό διάστημα δημιουργείται ισχυρή παρόρμησηΗλεκτρομαγνητικά κύματα. Ως αποτέλεσμα, τα τρανζίστορ, τα μικροκυκλώματα και άλλες συσκευές καίγονται σε ακτίνα αρκετών δεκάδων μέτρων. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ. Αυτή η συσκευή λειτουργεί απολύτως αθόρυβα. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η τρέχουσα συχνότητα κατά τη λειτουργία μιας τέτοιας συσκευής μπορεί να φτάσει το 1 THz.

Μερικές φορές στην πράξη ένας τέτοιος μετασχηματιστής χρησιμοποιείται για ανάφλεξη λαμπτήρες εκκένωσης αερίου, καθώς και αναζήτηση διαρροών στο κενό.

Τα εφέ πηνίου Tesla χρησιμοποιούνται μερικές φορές σε γυρίσματα και παιχνίδια υπολογιστή.

Επί του παρόντος, το πηνίο Tesla δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην καθημερινή ζωή.

Νέο στους μετασχηματιστές Tesla

Προς το παρόν, τα θέματα με τα οποία ασχολήθηκε ο επιστήμονας Tesla παραμένουν επίκαιρα. Η εξέταση αυτών των προβληματικών ζητημάτων επιτρέπει στους φοιτητές και τους μηχανικούς των ινστιτούτων να εξετάσουν τα επιστημονικά προβλήματα ευρύτερα, να δομήσουν και να γενικεύσουν το υλικό και να εγκαταλείψουν τις στερεότυπες σκέψεις. Οι απόψεις του Tesla είναι σχετικές σήμερα όχι μόνο στην τεχνολογία και την επιστήμη, αλλά και για την εργασία σε νέες εφευρέσεις και τη χρήση νέων τεχνολογιών στην παραγωγή. Το μέλλον μας θα δώσει μια εξήγηση για τα φαινόμενα και τις επιπτώσεις που ανακάλυψε ο Tesla. Έθεσε τα θεμέλια του σύγχρονου πολιτισμού για την τρίτη χιλιετία.

Κύκλωμα μετασχηματιστή Tesla σε τρανζίστορ

Το κύκλωμα μετασχηματιστή Tesla φαίνεται απίστευτα απλό και αποτελείται από:

1. ένα πρωτεύον πηνίο κατασκευασμένο από σύρμα με διατομή τουλάχιστον 6 mm², περίπου 5-7 στροφές.
2. ένα δευτερεύον πηνίο τυλιγμένο σε διηλεκτρικό είναι ένα σύρμα με διάμετρο έως 0,3 mm, 700-1000 στροφές.
3. σταματών;
4. πυκνωτής;
5. εκπομπός λάμψης σπινθήρα.

Η κύρια διαφορά μεταξύ του μετασχηματιστή Tesla και όλων των άλλων συσκευών είναι ότι δεν χρησιμοποιεί σιδηροκράματα ως πυρήνα και η ισχύς της συσκευής, ανεξάρτητα από την ισχύ της πηγής ισχύος, περιορίζεται μόνο από την ηλεκτρική αντοχή του αέρα. Η ουσία και η αρχή λειτουργίας της συσκευής είναι η δημιουργία ενός ταλαντευτικού κυκλώματος, το οποίο μπορεί να υλοποιηθεί με διάφορες μεθόδους:

1. Γεννήτρια ταλάντωσης συχνότητας κατασκευασμένη με βάση ένα διάκενο σπινθήρα.
2. Γεννήτρια ταλαντώσεων σωλήνα.
3. Σε τρανζίστορ.

Βίντεο: Μόνιμα κύματα σε μετασχηματιστή Tesla, συντονισμός, αναλογία μετασχηματισμού

Βίντεο: DIY TESLA Transformer

Βίντεο: Tesla Transformer

Μια εξήγηση βήμα προς βήμα της διαδικασίας συναρμολόγησης και εκτόξευσης ενός από τους πιο ισχυρούς μετασχηματιστές Tesla στη Ρωσία. Κατασκευαστής: Blotner Boris

Το κείμενο της εργασίας αναρτάται χωρίς εικόνες και τύπους.
Πλήρη έκδοσηη εργασία είναι διαθέσιμη στην καρτέλα "Αρχεία εργασίας" σε μορφή PDF

Ω, πόσες υπέροχες ανακαλύψεις μας ετοιμάζει το πνεύμα της φώτισης, Και εμπειρία, γιος δύσκολων λαθών, Και ιδιοφυΐα, φίλος των παραδόξων, Και τύχη, ο Θεός ο εφευρέτης...

ΟΠΩΣ ΚΑΙ. Πούσκιν

Εισαγωγή

Συνάφεια του θέματος

Η πειραματική φυσική έχει μεγάλη σημασία στην ανάπτυξη της επιστήμης. Καλύτερα να δεις μια φορά παρά να ακούσεις εκατό φορές. Κανείς δεν θα υποστηρίξει ότι το πείραμα είναι μια ισχυρή ώθηση για την κατανόηση της ουσίας των φαινομένων στη φύση.

Στις μέρες μας, το ζήτημα της μετάδοσης ενέργειας από απόσταση, ιδίως της ασύρματης μετάδοσης ενέργειας, είναι επείγον ζήτημα. Εδώ μπορείτε να θυμηθείτε τις ιδέες του μεγάλου επιστήμονα Nikola Tesla, ο οποίος ασχολήθηκε με αυτά τα ζητήματα πίσω στη δεκαετία του 1900 και πέτυχε εντυπωσιακή επιτυχία κατασκευάζοντας τον διάσημο μετασχηματιστή συντονισμού του - το πηνίο Tesla. Έτσι αποφάσισα να καταλάβω αυτό το ζήτημα μόνος μου προσπαθώντας να επαναλάβω αυτά τα πειράματα.

Στόχοι ερευνητικό έργο

Συναρμολογήστε πηνία Tesla που λειτουργούν χρησιμοποιώντας τεχνολογία τρανζίστορ (Class-E SSTC) και τεχνολογία σωλήνων (VTTC)

Παρατηρήστε την εκπαίδευση διάφοροι τύποιεκκρίσεις και μάθετε πόσο επικίνδυνα είναι.

Μεταφέρετε ενέργεια ασύρματα χρησιμοποιώντας πηνίο Tesla

Μελετήστε τις ιδιότητες του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από ένα πηνίο Tesla

Εξερευνήστε πρακτικές εφαρμογές του πηνίου Tesla

Αντικείμενο μελέτης:

Δύο πηνία Tesla συναρμολογημένα από διαφορετικές τεχνολογίες, πεδία και εκκενώσεις που δημιουργούνται από αυτά τα πηνία.

Ερευνητικές μέθοδοι:

Εμπειρική: παρατήρηση ηλεκτρικών εκκενώσεων υψηλής συχνότητας, έρευνα, πείραμα.

Θεωρητικά: σχεδιασμός πηνίου Tesla, ανάλυση βιβλιογραφίας και πιθανή ηλεκτρικά διαγράμματασυγκρότημα πηνίου.

Στάδια έρευνας:

Θεωρητικό μέρος. Μελέτη της βιβλιογραφίας για το ερευνητικό πρόβλημα.

Πρακτικό μέρος. Κατασκευή μετασχηματιστών Tesla και διεξαγωγή πειραμάτων με τον κατασκευασμένο εξοπλισμό.

Θεωρητικό μέρος

Εφευρέσεις του Νίκολα Τέσλα

Ο Νίκολα Τέσλα είναι εφευρέτης στον τομέα της ηλεκτρικής και ραδιομηχανικής, μηχανικός και φυσικός. Γεννήθηκε και μεγάλωσε στην Αυστροουγγαρία, τα επόμενα χρόνια εργάστηκε κυρίως στη Γαλλία και τις ΗΠΑ.

Είναι επίσης γνωστός ως υποστηρικτής της ύπαρξης του αιθέρα: είναι γνωστά τα πολυάριθμα πειράματά του, σκοπός των οποίων ήταν να δείξουν την παρουσία του αιθέρα ως ειδικής μορφής ύλης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τεχνολογία. Η μονάδα μέτρησης της πυκνότητας της μαγνητικής ροής πήρε το όνομά της από τον Ν. Τέσλα. Οι σύγχρονοι βιογράφοι θεωρούσαν τον Τέσλα «τον άνθρωπο που εφηύρε τον 20ο αιώνα» και τον «προστάτη άγιο» του σύγχρονου ηλεκτρισμού. Η πρώιμη εργασία του Τέσλα άνοιξε το δρόμο για τη σύγχρονη ηλεκτρική μηχανική και οι πρώτες ανακαλύψεις του ήταν καινοτόμες.

Τον Φεβρουάριο του 1882, ο Τέσλα ανακάλυψε πώς να χρησιμοποιήσει ένα φαινόμενο που αργότερα θα γινόταν γνωστό ως το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Στον ελεύθερο χρόνο του, ο Τέσλα εργάστηκε στην κατασκευή ενός μοντέλου ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα και το 1883 έδειξε τη λειτουργία του κινητήρα στο δημαρχείο του Στρασβούργου.

Το 1885, ο Nikola παρουσίασε 24 ποικιλίες της μηχανής του Edison, έναν νέο μεταγωγέα και ρυθμιστή, που βελτίωσε σημαντικά την απόδοση.

Από το 1888 έως το 1895, ο Τέσλα ερεύνησε μαγνητικά πεδία και υψηλές συχνότητες στο εργαστήριό του. Αυτά τα χρόνια ήταν τα πιο καρποφόρα ήταν τότε που κατοχύρωσε τις περισσότερες από τις εφευρέσεις του.

Στα τέλη του 1896, ο Tesla πέτυχε μετάδοση ραδιοφωνικού σήματος σε απόσταση 48 km.

Ο Τέσλα δημιούργησε ένα μικρό εργαστήριο στο Κολοράντο Σπρινγκς. Για να μελετήσει τις καταιγίδες, ο Τέσλα σχεδίασε μια ειδική συσκευή, η οποία ήταν ένας μετασχηματιστής, το ένα άκρο του πρωτεύοντος τυλίγματος του οποίου ήταν γειωμένο και το άλλο συνδεδεμένο με μια μεταλλική σφαίρα σε μια ράβδο που εκτείνεται προς τα πάνω. Στο δευτερεύον τύλιγμα συνδέθηκε μια ευαίσθητη συσκευή αυτο-συντονισμού συνδεδεμένη με συσκευή εγγραφής. Αυτή η συσκευή επέτρεψε στον Νίκολα Τέσλα να μελετήσει τις αλλαγές στο δυναμικό της Γης, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης των στάσιμων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που προκαλούνται από εκκενώσεις κεραυνών στην ατμόσφαιρα της Γης. Οι παρατηρήσεις οδήγησαν τον εφευρέτη να σκεφτεί τη δυνατότητα ασύρματης μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Το επόμενο πείραμα του Tesla είχε ως στόχο τη διερεύνηση της δυνατότητας ανεξάρτητης δημιουργίας μιας στάσης ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Οι στροφές του πρωτεύοντος τυλίγματος τυλίγονταν στην τεράστια βάση του μετασχηματιστή. Η δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέθηκε με έναν ιστό 60 μέτρων και κατέληγε με μια χάλκινη μπάλα διαμέτρου ενός μέτρου. Όταν μια εναλλασσόμενη τάση πολλών χιλιάδων βολτ διήλθε μέσω του πρωτεύοντος πηνίου, ένα ρεύμα με τάση πολλών εκατομμυρίων βολτ και συχνότητα έως και 150 χιλιάδων βολτ προέκυψε στο δευτερεύον πηνίο.

Κατά τη διάρκεια του πειράματος, καταγράφηκαν εκκενώσεις που μοιάζουν με κεραυνό που προέρχονται από μια μεταλλική μπάλα. Το μήκος ορισμένων εκκενώσεων έφτασε σχεδόν τα 4,5 μέτρα και ακούστηκαν βροντές σε απόσταση έως και 24 χιλιομέτρων.

Με βάση το πείραμα, ο Tesla κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η συσκευή του επέτρεψε να δημιουργήσει στάσιμα κύματα που διαδίδονταν σφαιρικά από τον πομπό και στη συνέχεια συνέκλιναν με αυξανόμενη ένταση σε ένα διαμετρικά αντίθετο σημείο της υδρογείου, κάπου κοντά στα νησιά Άμστερνταμ και Saint-Paul στο Ινδικός ωκεανός.

Το 1917, ο Tesla πρότεινε την αρχή της λειτουργίας μιας συσκευής για ραδιοανίχνευση υποβρυχίων.

Μία από τις πιο διάσημες εφευρέσεις του είναι ο μετασχηματιστής Tesla (πηνίο).

Ο μετασχηματιστής Tesla, γνωστός και ως πηνίο Tesla, είναι μια συσκευή που εφευρέθηκε από τον Νίκολα Τέσλα και φέρει το όνομά του. Είναι ένας μετασχηματιστής συντονισμού που παράγει υψηλή τάση και υψηλή συχνότητα. Η συσκευή κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 22 Σεπτεμβρίου 1896 ως «Συσκευή για την παραγωγή ηλεκτρικών ρευμάτων υψηλής συχνότητας και δυναμικού».

Ο απλούστερος μετασχηματιστής Tesla αποτελείται από δύο πηνία - πρωτεύον και δευτερεύον, καθώς και ένα διάκενο σπινθήρα, πυκνωτές, ένα δακτύλιο και ένα τερματικό.

Το πρωτεύον πηνίο περιέχει συνήθως πολλές στροφές σύρματος μεγάλης διαμέτρου ή χάλκινου σωλήνα και το δευτερεύον πηνίο περιέχει συνήθως περίπου 1000 στροφές σύρματος μικρότερης διαμέτρου. Το πρωτεύον πηνίο, μαζί με τον πυκνωτή, σχηματίζει ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα, το οποίο περιλαμβάνει ένα μη γραμμικό στοιχείο - ένα διάκενο σπινθήρα.

Το δευτερεύον πηνίο σχηματίζει επίσης ένα κύκλωμα ταλάντωσης, όπου ο ρόλος ενός πυκνωτή παίζει κυρίως από την χωρητικότητα του δακτυλίου και τη χωρητικότητα διακοπής του ίδιου του πηνίου. Η δευτερεύουσα περιέλιξη συχνά επικαλύπτεται με ένα στρώμα εποξειδικής ρητίνης ή βερνικιού για να αποφευχθεί η ηλεκτρική βλάβη.

Έτσι, ο μετασχηματιστής Tesla αποτελείται από δύο συνδεδεμένα ταλαντωτικά κυκλώματα, τα οποία καθορίζουν τις αξιοσημείωτες ιδιότητές του και είναι η κύρια διαφορά του από τους συμβατικούς μετασχηματιστές.

Αφού επιτευχθεί η τάση διάσπασης μεταξύ των ηλεκτροδίων του διακένου σπινθήρα, συμβαίνει σε αυτό μια ηλεκτρική διάσπαση του αερίου σαν χιονοστιβάδα. Ο πυκνωτής εκφορτίζεται μέσω ενός κενού σπινθήρα πάνω στο πηνίο. Επομένως, το κύκλωμα του κυκλώματος ταλάντωσης, που αποτελείται από ένα πρωτεύον πηνίο και έναν πυκνωτή, παραμένει κλειστό μέσω του διακένου σπινθήρα και προκύπτουν ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας σε αυτό. Στο δευτερεύον κύκλωμα συμβαίνουν συντονιστικές ταλαντώσεις, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση υψηλής τάσης στον ακροδέκτη.

Σε όλους τους τύπους μετασχηματιστών Tesla, το κύριο στοιχείο του μετασχηματιστή - το πρωτεύον και το δευτερεύον κύκλωμα - παραμένει αμετάβλητο. Ωστόσο, ένα από τα μέρη του, η γεννήτρια ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας, μπορεί να έχει διαφορετικό σχεδιασμό.

Πρακτικό μέρος.

Πηνίο Tesla (Class-ESSTC)

Ένας μετασχηματιστής συντονισμού αποτελείται από δύο πηνία που δεν έχουν κοινό πυρήνα σιδήρου - αυτό είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός χαμηλού συντελεστή σύζευξης. Το πρωτεύον τύλιγμα περιέχει πολλές στροφές χονδρού σύρματος. Από 500 έως 1500 στροφές τυλίγονται στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Λόγω αυτού του σχεδιασμού, το πηνίο Tesla έχει μια αναλογία μετασχηματισμού που είναι 10-50 φορές μεγαλύτερη από την αναλογία του αριθμού των στροφών στη δευτερεύουσα περιέλιξη προς τον αριθμό των στροφών στο πρωτεύον. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να πληρούται η προϋπόθεση για την εμφάνιση συντονισμού μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος κυκλώματος ταλάντωσης. Η τάση στην έξοδο ενός τέτοιου μετασχηματιστή μπορεί να υπερβεί αρκετά εκατομμύρια βολτ. Είναι αυτή η περίσταση που εξασφαλίζει την εμφάνιση θεαματικών εκκενώσεων, το μήκος των οποίων μπορεί να φτάσει πολλά μέτρα ταυτόχρονα. Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε διάφορες επιλογές για την κατασκευή πηγών υψηλής συχνότητας και τάσης. Επέλεξα ένα από τα σχήματα.

Συναρμολόγησα μόνος μου την εγκατάσταση με βάση το παραπάνω διάγραμμα (Εικ. 1). Πηνίο τυλιγμένο σε πλαίσιο από πλαστικό (υδραυλικό) σωλήνα διαμέτρου 80 mm. Η κύρια περιέλιξη περιέχει μόνο 7 στροφές, χρησιμοποιήθηκε σύρμα με διάμετρο 1 mm, μονοπύρηνο χάλκινο σύρμα MGTF. Η δευτερεύουσα περιέλιξη περιέχει περίπου 1000 στροφές σύρματος περιέλιξης με διάμετρο 0,15 mm. Το δευτερεύον τύλιγμα τυλίγεται τακτοποιημένα, περιστρέψτε για να στρίψετε. Το αποτέλεσμα είναι μια συσκευή που παράγει υψηλή τάση σε υψηλή συχνότητα. (Εικ.2)

Μεγάλο πηνίο Tesla (VTTC))

Αυτό το πηνίο συναρμολογείται με βάση μια πεντόδα γεννήτριας gu-81m χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα αυτοταλαντωτή, δηλ. με αυτοδιέγερση του ρεύματος του δικτύου του λαμπτήρα.

Όπως φαίνεται από το διάγραμμα (Εικ. 3), ο λαμπτήρας συνδέεται ως τρίοδος, δηλ. όλα τα δίκτυα είναι διασυνδεδεμένα. Ο πυκνωτής C1 και η δίοδος VD1 σχηματίζουν έναν διπλασιαστή μισού κύματος. Η αντίσταση R1 και ο πυκνωτής C3 χρειάζονται για τη ρύθμιση του τρόπου λειτουργίας της λάμπας. Το πηνίο L2 χρειάζεται για να διεγείρει το ρεύμα του δικτύου. Το πρωτεύον κύκλωμα ταλάντωσης σχηματίζεται από τον πυκνωτή C2 και το πηνίο L1. Το δευτερεύον ταλαντωτικό κύκλωμα σχηματίζεται από το πηνίο L3 και τη δική του χωρητικότητα διακοπής. Η κύρια περιέλιξη σε πλαίσιο με διάμετρο 16 cm περιέχει 40 στροφές με κρουνούς 30, 32, 34, 36 και 38 στροφών για τη ρύθμιση του συντονισμού. Η δευτερεύουσα περιέλιξη περιέχει περίπου 900 στροφές σε ένα πλαίσιο με διάμετρο 11 cm. Πάνω από τη δευτερεύουσα περιέλιξη υπάρχει ένα τοροειδές - είναι απαραίτητο για τη συσσώρευση ηλεκτρικών φορτίων.

Και οι δύο αυτές εγκαταστάσεις (Εικ. 2 και Εικ. 3) προορίζονται για την επίδειξη ρευμάτων υψηλής τάσης υψηλής συχνότητας και τον τρόπο δημιουργίας τους. Τα πηνία μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος. Κατά τη διάρκεια της εργασίας, θα δείξω τη λειτουργία και τις δυνατότητες των πηνίων Tesla που έχω φτιάξει.

Πειραματικά πειράματα χρησιμοποιώντας πηνίο Tesla

Μπορείτε να πραγματοποιήσετε μια σειρά από ενδιαφέροντα πειράματα με ένα τελικό πηνίο Tesla, αλλά πρέπει να ακολουθήσετε τους κανόνες ασφαλείας . Για τη διεξαγωγή πειραμάτων, πρέπει να υπάρχει πολύ αξιόπιστη καλωδίωση, δεν πρέπει να υπάρχουν αντικείμενα κοντά στο πηνίο και πρέπει να είναι δυνατή η απενεργοποίηση της τροφοδοσίας του εξοπλισμού σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

Κατά τη λειτουργία, το πηνίο Tesla δημιουργεί όμορφα εφέσχετίζεται με το σχηματισμό διαφόρων τύπων εκκενώσεων αερίων. Συνήθως οι άνθρωποι συλλέγουν αυτούς τους τροχούς για να δουν αυτά τα εντυπωσιακά, όμορφα φαινόμενα.

Ένα πηνίο Tesla μπορεί να δημιουργήσει διάφορους τύπους εκκενώσεων:

- Σπινθήρα- πρόκειται για εκκενώσεις σπινθήρα μεταξύ ενός πηνίου και κάποιου αντικειμένου, που προκαλούν ένα χαρακτηριστικό κρότο λόγω μιας απότομης διαστολής του καναλιού αερίου, όπως συμβαίνει με τους φυσικούς κεραυνούς, αλλά σε μικρότερη κλίμακα.

- Streamers -αμυδρά λαμπερά λεπτά διακλαδισμένα κανάλια που περιέχουν άτομα ιονισμένου αερίου και ελεύθερα ηλεκτρόνια αποσπώνται από αυτά. Ρέει από τον ακροδέκτη του πηνίου απευθείας στον αέρα χωρίς να μπαίνει στο έδαφος. Ένα streamer είναι ο ορατός ιονισμός του αέρα. Εκείνοι. η λάμψη των ιόντων που σχηματίζει την υψηλή τάση του μετασχηματιστή.

-Αποβολή κορωνοϊού- λάμψη ιόντων αέρα σε ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης. Δημιουργεί μια όμορφη γαλαζωπή λάμψη γύρω από μέρη υψηλής τάσης μιας κατασκευής με έντονη καμπυλότητα επιφάνειας.

- Εκκένωση τόξου- σχηματίζεται όταν η ισχύς του μετασχηματιστή είναι επαρκής, εάν γειωθεί ένα αντικείμενο κοντά στον ακροδέκτη του. Ένα τόξο ανάβει μεταξύ αυτού και του τερματικού.

Μερικοί ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ, που εφαρμόζονται στο τερματικό εκκένωσης, μπορούν να αλλάξουν το χρώμα της εκκένωσης. Για παράδειγμα, το νάτριο αλλάζει το μπλε χρώμα της έκκρισης σε πορτοκαλί, το βόριο σε πράσινο, το μαγγάνιο σε μπλε και το λίθιο σε βυσσινί.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα πηνία μπορείτε να πραγματοποιήσετε μια σειρά από αρκετά ενδιαφέροντα, όμορφα και θεαματικά πειράματα. Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε:

Πείραμα 1: Επίδειξη εκκενώσεων αερίου. Streamer, σπινθήρα, εκκένωση τόξου

Εξοπλισμός: Πηνίο Tesla, χοντρό σύρμα χαλκού.

Εικ.4 και Εικ.5

Όταν το πηνίο είναι ενεργοποιημένο, αρχίζει να αναδύεται μια εκκένωση από τον ακροδέκτη, η οποία έχει μήκος 5-7 mm

Πείραμα 2: Επίδειξη εκκένωσης σε λαμπτήρας φθορισμού

Εξοπλισμός: Πηνίο Tesla, λάμπα φθορισμού (λάμπα φθορισμού).

Εικ.6 Εικ.7

Σε μια λάμπα φθορισμού παρατηρείται λάμψη σε απόσταση έως και 1 m από την εγκατάσταση.

Πείραμα 3: Πείραμα σε χαρτί

Εξοπλισμός: Πηνίο Tesla, χαρτί.

Εικ.8 Εικ.9

Όταν το χαρτί αποφορτιστεί, το streamer καλύπτει γρήγορα την επιφάνειά του και μετά από λίγα δευτερόλεπτα το χαρτί ανάβει

Πείραμα 4: «Δέντρο» από πλάσμα

Εξοπλισμός: Πηνίο Tesla, λεπτό σύρμα.

Διακλαδίζουμε τα καλώδια από ένα σύρμα που έχει προηγουμένως αφαιρεθεί από μόνωση και το βιδώνουμε στον ακροδέκτη, με αποτέλεσμα να έχουμε ένα "δέντρο" πλάσματος.

Πείραμα 5: Επίδειξη εκκενώσεων αερίου σε μεγάλο πηνίο Tesla. Streamer, σπινθήρα, εκκένωση τόξου

Εξοπλισμός

Εικ.11 Εικ.12 Εικ.13

Όταν το πηνίο είναι ενεργοποιημένο, μια εκκένωση αρχίζει να αναδύεται από τον ακροδέκτη, η οποία έχει μήκος 45-50 cm, όταν ένα αντικείμενο φέρεται στον δακτύλιο, ανάβει ένα τόξο

Πείραμα 6: Κρούσεις στο χέρι

Εξοπλισμός: μεγάλο πηνίο Tesla, χέρι.

Εικ.14 Εικ.15

Όταν φέρνετε το χέρι σας στη σερπαντίνα, οι εκκρίσεις αρχίζουν να χτυπούν το χέρι χωρίς να προκαλούν πόνο

Πείραμα 7: Επίδειξη εκκενώσεων αερίου από αντικείμενο που βρίσκεται στο πεδίο ενός πηνίου Tesla.

Εξοπλισμός: μεγάλο πηνίο Tesla, χοντρό σύρμα χαλκού.

Εικ.16 Εικ.17

Εικ.18 Εικ.19

Όταν ένα χάλκινο σύρμα εισάγεται στο πεδίο ενός πηνίου Tesla (με τον ακροδέκτη αφαιρεμένο), εμφανίζεται μια εκκένωση από το καλώδιο προς τον δακτύλιο.

Πείραμα 8: Επίδειξη εκκένωσης σε μπάλα γεμάτη με σπάνιο αέριο στο πεδίο ενός πηνίου Tesla

Εξοπλισμός: ένα μεγάλο πηνίο Tesla, μια μπάλα γεμάτη με σπάνιο αέριο.

Εικ.20 Εικ.21

Εικ.22 Εικ.23

Όταν μια μπάλα φέρεται στο πεδίο ενός πηνίου Tesla, ανάβει μια εκκένωση μέσα στην μπάλα.

Πείραμα 9: Επίδειξη εκκένωσης σε λαμπτήρες νέον και φθορισμού.

Εξοπλισμός: μεγάλο πηνίο Tesla, νέον και λαμπτήρες φθορισμού.

Εικ.24 Εικ.25

Όταν ένας λαμπτήρας εισάγεται στο πεδίο ενός πηνίου Tesla, ανάβει μια εκκένωση στο εσωτερικό των λαμπτήρων νέον και φθορισμού σε απόσταση έως και 1,5 m.

Εμπειρία 10: Εκκρίσεις από το χέρι

Εξοπλισμός: μεγάλο πηνίο Tesla, χέρι με αλουμινόχαρτο στα δάχτυλα.

Εικ.26 Εικ.27 Εικ.28

Όταν φέρνετε το χέρι σας στο πεδίο του πηνίου Tesla (με τον ακροδέκτη αφαιρεμένο), εμφανίζεται μια εκκένωση από τα άκρα των δακτύλων προς τον δακτύλιο.

συμπέρασμα

Όλοι οι στόχοι που τέθηκαν έχουν επιτευχθεί. Έφτιαξα 2 πηνία και τα χρησιμοποίησα για να αποδείξω τις ακόλουθες υποθέσεις:

Ένα πηνίο Tesla μπορεί να δημιουργήσει πραγματικές ηλεκτρικές εκκενώσεις διαφόρων τύπων.

Οι εκκενώσεις που δημιουργούνται από ένα πηνίο Tesla είναι ασφαλείς για τους ανθρώπους και δεν μπορούν να προκαλέσουν ζημιά σε αυτούς μέσω ηλεκτροπληξίας. Μπορείτε ακόμη να αγγίξετε το πηνίο εξόδου υψηλής τάσης με ένα κομμάτι μέταλλο ή με το χέρι σας. Γιατί δεν συμβαίνει τίποτα σε ένα άτομο όταν αγγίζει μια πηγή τάσης υψηλής συχνότητας 1.000.000 V; Διότι όταν ρέει ρεύμα υψηλής συχνότητας, παρατηρείται το λεγόμενο δερματικό αποτέλεσμα, δηλ. τα φορτία ρέουν μόνο κατά μήκος των άκρων του αγωγού, χωρίς να αγγίζουν τον πυρήνα.

Το ρεύμα ρέει μέσω του δέρματος και δεν αγγίζει τα εσωτερικά όργανα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι ασφαλές να αγγίξετε αυτούς τους κεραυνούς.

Ένα πηνίο Tesla μπορεί να μεταδώσει ενέργεια ασύρματα δημιουργώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Η ενέργεια αυτού του πεδίου μπορεί να μεταφερθεί σε οποιοδήποτε αντικείμενο σε αυτό το πεδίο, από σπάνια αέρια μέχρι τον άνθρωπο.

Σύγχρονη εφαρμογή των ιδεών του Νίκολα Τέσλα:

Το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι η κύρια μέθοδος μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι ηλεκτρικές γεννήτριες είναι τα κύρια στοιχεία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής τύπου στροβίλου (υδροηλεκτρικοί σταθμοί, πυρηνικοί σταθμοί, θερμοηλεκτρικοί σταθμοί).

Οι ηλεκτροκινητήρες AC, που δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά από τον Νίκολα Τέσλα, χρησιμοποιούνται σε όλες τις σύγχρονες εργαλειομηχανές, ηλεκτρικά τρένα, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τραμ και τρόλεϊ.

Η ραδιοελεγχόμενη ρομποτική έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη όχι μόνο στα παιδικά παιχνίδια και στην ασύρματη τηλεόραση και συσκευές υπολογιστών(πίνακες ελέγχου), αλλά και στον στρατιωτικό τομέα, στον πολιτικό τομέα, σε θέματα στρατιωτικής, πολιτικής και εσωτερικής, καθώς και εξωτερικής ασφάλειας χωρών κ.λπ.

Οι ασύρματοι φορτιστές χρησιμοποιούνται ήδη για τη φόρτιση κινητών τηλεφώνων.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα, που πρωτοστάτησε η Tesla, είναι ο πρωταρχικός τρόπος μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Χρήση για ψυχαγωγικούς σκοπούς και εκπομπές.

Στις ταινίες, τα επεισόδια βασίζονται σε επιδείξεις του μετασχηματιστή Tesla, σε παιχνίδια υπολογιστή.

Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο μετασχηματιστής Tesla βρήκε επίσης δημοφιλή χρήση στην ιατρική. Οι ασθενείς υποβλήθηκαν σε θεραπεία με αδύναμα ρεύματα υψηλής συχνότητας, τα οποία, περνώντας μέσα από ένα λεπτό στρώμα της επιφάνειας του δέρματος, δεν προκαλούσαν βλάβη στα εσωτερικά όργανα, ενώ παρείχαν «τονωτικό» και «θεραπευτικό» αποτέλεσμα.

Χρησιμοποιείται για την ανάφλεξη των λαμπτήρων εκκένωσης αερίου και για την ανίχνευση διαρροών σε συστήματα κενού.

Είναι μια λανθασμένη πεποίθηση ότι τα πηνία Tesla δεν έχουν μεγάλη γκάμα Πρακτική εφαρμογη. Η κύρια χρήση τους είναι στη σφαίρα της ψυχαγωγίας και των μέσων ενημέρωσης της ψυχαγωγίας και των εκπομπών. Ταυτόχρονα, τα ίδια τα πηνία ή οι συσκευές που χρησιμοποιούν τις αρχές λειτουργίας των πηνίων είναι αρκετά συνηθισμένα στη ζωή μας, όπως αποδεικνύεται από τα παραπάνω παραδείγματα.

Βιβλιογραφία

Pishtalo V.Νίκολα Τέσλα. Πορτρέτο ανάμεσα στις μάσκες. - M: ABC-classics, 2010

Rzhonsnitsky B.N.Νίκολα Τέσλα. Η ζωή των υπέροχων ανθρώπων. Σειρά βιογραφιών. Τεύχος 12. - M: Young Guard, 1959.

Feigin O. Nikola Tesla: Η κληρονομιά του μεγάλου εφευρέτη. - Μ.: Alpina non-fiction, 2012.

Ο Τέσλα και οι εφευρέσεις του. http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-19-20

Tsverava G. K. Nikola Tesla, 1856-1943. - Λένινγκραντ. Η επιστήμη. 1974.

Wikipedia https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%81%D0%BB%D0%B0,_%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0% BE%D0%BB%D0%B0

7. Nikola Tesla: βιογραφία http://www.people.su/107683