elektrický proud je často magický a tajemný. Než lidé věděli o elektřině, mnoho přírodních jevů se objevilo jako nadpřirozené události způsobené rozzlobenými bohy. Naštěstí lidé dnes znají fyzikální zákony a mohou s nimi bez problémů pracovat podle svých potřeb.
Teslova cívka je rezonanční obvod složený ze dvou LC obvodů, indukčně Spojených. Jinými slovy, je to transformátor s primárním obvodem a sekundárními obvody, které mohou zvýšit elektrické napětí pro výrobu jisker., Za normálních podmínek může být vzduch považován za izolátor. Napětí aplikované mezi dvěma izolovanými body nezpůsobuje průchod elektrického proudu. Pokud se napětí zvýší, elektrické pole může být dostatečně intenzivní, aby získalo energii pro ionizaci jiných částic. Tento jev je zesílen postupným zvyšováním pohyblivých iontů. Elektrický proud je vytvořen s ohřevem oblasti, která způsobuje další ionizaci vzduchu. Je vytvořen vysoce ionizovaný plynný kanál, který působí jako elektrický vodič, schopný udržovat elektrický oblouk., Jiskra má intenzivní záři ve velmi krátkém trvání na klikaté cestě s detonačním zvukem. Blesk je jiskra velké intenzity. Pro spuštění jiskry musí elektrické pole překročit práh tuhosti dielektrika. U standardního vzduchu je to asi 3 kV / mm, ale s vlhkostí se snadno snižuje. Chcete-li vytvořit jiskru 10 cm, musíte napájet napětí asi 300 000 V (300 kV).
délka jiskry
s tímto velmi obecným vzorcem můžete měřit napětí mezi dvěma vodiči měřením délky jisker., Když potenciální rozdíl je aplikován mezi dvě elektrody, elektrické pole je tvořen:
E = V * d
kde „V“ je napětí a „d“ je vzdálenost mezi elektrodami. Pro každý materiál existuje hodnota, známá jako bod zlomu, který představuje minimální elektrické pole potřebné ke spuštění jiskry. Pro vytvoření jiskry 1 cm je nutné aplikovat 30 kV. Znát napětí mezi dvěma elektrodami, jednoduše vynásobte délku jiskra (v cm) do 30 kV, při teplotě 25°C se suchým vzduchem. Tato metoda pracuje se dvěma sférickými elektrodami., Hodnota se může lišit v závislosti na tlaku a vlhkosti. Jak je znázorněno na obrázku 1, je opravdu těžké vytvářet velké jiskry. Pro jiskru 10 cm potřebuje napětí 300 000 V A pro jiskru půl metru musíte dodat asi 1 500 000 V-opravdu velmi nebezpečné.
Obrázek 1: Graf délka jiskry vs. napětí
je velmi působivé, jak příroda může produkovat velmi velké blesky milionů voltů!
Jak to funguje?,
víme, že Teslova cívka, vytvořená Nikolou Teslou, je speciální rezonanční transformátor se dvěma spřaženými cívkami. Transformátor cívky Tesla pracuje jinak než tradiční transformátor se železným jádrem. V konvenčním transformátoru generují obě cívky zisk napětí, který závisí na poměru počtu otáček. Na druhé straně v Teslově cívce může být zisk mnohem větší, protože je úměrný: √L2/L1.
správná rovnováha mezi jednotlivými částmi umožňuje spojení schopné generovat elektromagnetickou vlnu vhodnou pro osvětlení luminiscenční lampy., Má vzduchové jádro. Jeho provozní frekvence je mezi 50 KHz a 30 MHz. Cívka přenáší energii z primárního na sekundární. Napětí produkované na sekundáru se zvyšuje, dokud nebude veškerá energie primárního obvodu přenesena na sekundární. Systém je založen na skupině RLC a na sinusovém generátoru, jak je znázorněno na obrázku 2. Obvod RLC je elektrický obvod sestávající z rezistoru (R), induktoru (L) a kondenzátoru (C), zapojeného do série. Transformátor na vzduchu zvyšuje vstupní napětí až o 100×, aby se vytvořilo vysoké napětí., Po několika sekundách je napětí dostatečně vysoké, aby vypálilo jiskrovou mezeru. Kondenzátor a primární cívka druhého transformátoru pak tvoří rezonanční obvod. Sekundární transformátorová cívka je připojena k toroidu, což představuje kondenzátor připojený k zemi. Vytváří také rezonanční obvod se stejnou rezonanční frekvencí. Energie je postupně převedena z prvního okruhu do druhého, pak jiskřiště zastaví provádění, takže všechny energie v obvodu toroid. Jakmile jiskřiště přestane vést, chvíli trvá, než se napětí vytvoří natolik, aby znovu vystřelilo.,
Obrázek 2: RLC obvod a graf svůj výkon v doméně frekvenční
příklad z obrázku se skládá z odporu 10 Ω (to určuje, Q faktor obvodu), na kondenzátoru 47 pF, a induktor 20 mH. Pro výpočet frekvence rezonance obvodu (v příkladu je to 164,155.78 Hz) můžete použít vzorec uvedený v poli., Pokud je obvod RLC dodáván přesně na rezonanční frekvenci, na induktoru získáme mnohem vyšší napětí než napětí, které je aplikováno na vstup. Za těchto podmínek je obvod pro generátor napětí dokonale odporovým zatížením. Pro tyto vlastnosti chápeme, že konstrukce cívek nemůže být náhodná, ale musí být výsledkem přesného a přesného počtu a vzorců.
obecné schéma
Obrázek 3 ukazuje obecné, ale plně funkční schéma Teslovy cívky., Spinterometr a kondenzátor (nádrž) lze namontovat podle dvou různých konfigurací. Podívejme se na jeho součásti. Konstrukce není těžká, ale vyžaduje péči.
Obrázek 3: Obecné schéma Teslovy cívky
transformátor T1 zvyšuje a zvyšuje vstupní napětí na 10 kV. Tato součást se obvykle používá k osvětlení reklamních značek neonem. Nemůžete použít tradiční transformátor., Kondenzátor C1, láhev Leydy nebo vysokonapěťový kondenzátor, je připojen paralelně se sekundárem transformátoru. C1 nabíjí a vybíjí své napětí na frekvenci vstupního napětí. Je zajímavé poznamenat, že vstupní napětí může být také stejnosměrné napětí (ale bez prvního transformátoru). Když rozdíl potenciálu na C1 překročí limity stanovené spinterometrem, dochází mezi jeho svorkami k jiskře a silným proudem protéká L1 a vybíjí kondenzátor. Jiskra uzavře obvod., L1 a L2 jsou dvě složky transformátoru – L1 je primární a L2 je sekundární. Na svorkách L2 bude přítomno velmi vysoké napětí. Výkon proudu na cívkách závisí na kapacitě C1. Paralelně můžete připojit několik kondenzátorů. Je velmi důležité, aby tato součást byla vhodná pro použité napětí. Na druhou stranu se můžete připojit v sérii a paralelně mnoho kondenzátorů pro získání požadovaného provozního napětí.
konstrukce
Jak již bylo řečeno, transformátor T1 funguje jako výtah vstupního napětí. Při manipulaci s ním buďte opatrní., Jak je znázorněno na obrázku 4, primární cívka L1 je vyrobena tlustým drátem obaleným na plastovou podpěru o průměru 25 cm. Konstrukce L2 je velmi únavná. Můžete použít dlouhou plastovou trubku o průměru 12 cm. Pro optimální výkon je dobré ošetřit podpěru plastovou barvou. Cívka se skládá z 2000 závitů smaltovaného drátu 0,4 mm (26 AWG).
Obrázek 4: Návrh a měření cívek
kondenzátory musí být vybrán a postaven s péčí., Nelze použít normální kondenzátory. Rozdíl potenciálu je velmi vysoký a komponenty by mohly být zničeny. To můžete sledovat projekt z Leyden jar nebo se můžete připojit spolu mnoho polyesterové kondenzátory v sérii/paralelní získat maximální množství kapacity a napětí minimálně 15 000 V. kondenzátory nesmí být polarizované. Velmi účinný kondenzátor můžete vytvořit pomocí dvou hliníkových fólií přilepených na skleněnou desku, na opačných stranách. S rozměry 50 × 50 cm, tloušťka skla 3 mm, můžete získat kondenzátor 7,378 pF., Sklo má velmi vysokou dielektrickou konstantu. Každopádně tento kondenzátor může být menší. Obrázek 5 ukazuje různé příklady vysokonapěťových kondenzátorů.
Obrázek 5: Různé příklady vysokonapěťové kondenzátory
spinterometer je velmi snadné komponenta a je velmi důležité. Jedná se o zařízení používané k vytváření elektrických výbojů ve vzduchu dvěma elektrodami. Skládá se ze dvou sfér., Vzdálenost mezi svorkami může být postupně snižována, dokud intenzita elektrického pole překročí dielektrickou pevnost hodnotu vzduchu a jiskra vyskytuje. Příklad spinterometru můžete vidět na obrázku 6.
Obrázek 6: Příklad spinterometer
v Průběhu výstavby, dávejte pozor, aby izolovat kritické části obvodu.
použijte
Po dokončení konstrukce můžete zařízení brzy otestovat. Buďte opatrní při všech operacích., Nastavení musí být provedeno bez elektrického připojení. Jiskry mohou být velmi bolestivé. Když je zařízení vypnuto, můžete nastavit vzdálenost mezi dvěma sférami spinterometru, abyste získali jiskru. Chcete-li nastavit jiskru, přesuňte obě koule od sebe asi 5 cm. Poté přistupujte k elektrodám v malých krocích a pokaždé vypněte zařízení. Síla jisker je úměrná kapacitě kondenzátoru. Jakmile získáte jiskry v spinterometru, sekundární cívka je připravena k vytvoření zvláštního efektu., Z jeho vrcholu můžete vytvářet velké jiskry, blížící se kovovým předmětům ke kouli na cívce. Musíte je udržovat s dlouhou izolovanou rukojetí (dřevo nebo plast). Délka jisker (elektrické oblouky) je úměrná napětí přes sekundární cívku. Nedotýkejte se žádné části obvodu rukama. Jiskra 20 cm je velmi dobrý výsledek.
ladění
Teslova cívka je podobná rádiovému přijímači. Musí naladit rezonanční frekvenci, aby z ní získal nejlepší výkon., Pro zlepšení účinnosti zařízení doporučujeme následující řešení:
• zvyšte nebo snižte počet otáček primární cívky.
• zvyšte nebo snižte počet závitů sekundární cívky.
* přesuňte blíže nebo dále dvě koule spinterometru mezi nimi o několik milimetrů (nezapomeňte vypnout napájení).
• Zvyšte co nejvíce kapacitu nádrže kondenzátorů.
• změňte spojení na různých kruzích na primární cívce, jak je znázorněno na obrázku 7.
• používejte kvalitní materiály a dobré komponenty.,
Obrázek 7: můžete zlepšit spojení LC obvodu změnou hodnoty indukčnosti primární cívky s jinou polohu připojení.
závěr
existuje mnoho řešení pro vytvoření Tesla cívky. To je pravděpodobně nejjednodušší. Při práci s těmito obvody buďte opatrní, protože napětí je velmi vysoké. Během provozu cívky Tesla zůstává ve vzduchu silný ozonový zápach., Nakonec můžete vytvořit menší verzi zařízení a pak můžete zvýšit výkon cívky Tesla. Na obrázku 8 můžete vidět kompletní Tesla cívku. V něm můžeme rozlišit (zleva doprava):
- transformátoru (230 V 10 000 V)
- VN kondenzátor
- spinterometer
- dvě cívky (primární a sekundární)
Obrázek 8: úplné Tesla cívky