Comment concevoir une bobine Tesla

le courant électrique est souvent magique et mystérieux. Avant que les gens ne connaissent l’électricité, de nombreux phénomènes naturels sont apparus comme des événements surnaturels causés par des dieux en colère. Heureusement, les gens connaissent aujourd’hui les lois de la physique, et ils peuvent fonctionner avec eux en fonction de leurs besoins sans problèmes.

Une bobine Tesla est un circuit résonnant composé de deux circuits LC, couplés inductivement. En d’autres termes, c’est un transformateur avec un circuit primaire et des circuits secondaires qui peuvent augmenter la tension électrique pour produire des étincelles., Dans des conditions normales, l’air peut être considéré comme un isolant. Une tension appliquée entre deux points isolés ne provoque le passage d’aucun courant électrique. Si la tension est augmentée, le champ électrique peut devenir assez intense pour recevoir l’énergie d’ionisation d’autres particules. Le phénomène est amplifié avec une augmentation progressive des ions en mouvement. Un courant électrique est établi avec le chauffage de la zone qui provoque une ionisation supplémentaire de l’air. Un canal gazeux hautement ionisé est créé, qui agit comme un conducteur électrique, capable de soutenir un arc électrique., L’étincelle a une lueur intense dans une durée très courte sur un chemin en zigzag, avec un son détonant. La foudre est une étincelle d’une grande intensité. Pour déclencher l’étincelle, le champ électrique doit dépasser le seuil de rigidité du matériau diélectrique. Pour l’air standard, il est d’environ 3 kV / mm, mais il diminue facilement avec l’humidité. Pour produire une étincelle de 10 cm, vous devez fournir une tension d’environ 300 000 V (300 kV).

Longueur de l’étincelle
Avec cette formule très générale, vous pouvez mesurer la tension entre deux conducteurs en mesurant la longueur des étincelles., Lorsqu’une différence de potentiel est appliquée entre deux électrodes, un champ électrique se forme:

E = V * d

où « V” est la tension et « d” la distance entre les électrodes. Pour chaque matériau, il existe une valeur, connue sous le nom de point de rupture, qui représente le champ électrique minimum nécessaire pour déclencher une étincelle. Pour générer une étincelle de 1 cm, il est nécessaire d’appliquer 30 kV. Pour connaître la tension entre deux électrodes, il suffit de multiplier la longueur de l’étincelle (en centimètres) par 30 kV, à une température de 25°C avec de l’air sec. Cette méthode fonctionne avec deux électrodes sphériques., La valeur peut varier en fonction de la pression et de l’humidité. Comme le montre la Figure 1, Il est vraiment difficile de générer de grosses étincelles. Pour une étincelle de 10 cm, il faut une tension de 300 000 V, et pour une étincelle d’un demi — mètre, vous devez fournir environ 1 500 000 V-vraiment très dangereux.

Figure 1: Graphique de la longueur de l’étincelle vs tension

C’est très impressionnant de voir comment la nature peut produire de très grands éclairs de millions de volts!

Comment ça marche?,
Nous savons qu’une bobine Tesla, créée par Nikola Tesla, est un transformateur résonant spécial avec deux bobines couplées. Un transformateur de bobine Tesla fonctionne différemment d’un transformateur traditionnel avec un noyau de fer. Dans un transformateur classique, les deux bobines génèrent un gain de tension, qui dépend du rapport du nombre de tours. Dans une bobine Tesla, en revanche, le gain peut être beaucoup plus important car il est proportionnel à: √L2/L1.

le bon équilibre entre les différentes parties permet un couplage capable de générer une onde électromagnétique adaptée à l’éclairage d’une lampe à luminescence., Il a un noyau d’air. Sa fréquence de fonctionnement est comprise entre 50 KHz et 30 MHz. La bobine transfère l’énergie du primaire au secondaire. La tension produite sur le secondaire augmente jusqu’à ce que toute l’énergie du circuit primaire ait été transférée au circuit secondaire. Le système est basé sur un groupe RLC et sur un générateur sinusoïdal, comme le montre la Figure 2. Un circuit RLC est un circuit électrique constitué d’une résistance (R), d’une inductance (L) et d’un condensateur (C), connectés en série. Le transformateur sur des étapes d’air la tension d’entrée 100× pour créer une haute tension., Après quelques secondes, la tension est suffisamment élevée pour déclencher l’éclateur. Le condensateur et la bobine primaire du second transformateur forment alors un circuit résonnant. La bobine de transformateur secondaire est fixée à un tore, représentant un condensateur connecté à la terre. Il forme également un circuit de résonance avec la même fréquence de résonance. L’énergie est progressivement transférée du premier circuit au second, puis l’éclateur cesse de conduire, laissant toute l’énergie dans le circuit torique. Une fois que l’éclateur cesse de conduire, il faut un certain temps pour que la tension s’accumule suffisamment pour qu’elle se déclenche à nouveau.,

Figure 2: un circuit RLC et le graphique de sa sortie, dans le domaine de la fréquence

l’exemple de la figure est constitué d’une résistance de 10 Ω (elle détermine le facteur Q du circuit), un condensateur de 47 PF et une inductance de 20 mH. Pour calculer la fréquence de résonance du circuit (dans l’exemple, c’est 164,155.78 Hz), vous pouvez utiliser la formule indiquée dans la boîte., Si le circuit RLC est alimenté exactement à sa fréquence de Résonance, sur l’inducteur, on obtient une tension beaucoup plus élevée que celle qui est appliquée à l’entrée. Dans ces conditions, le circuit est, pour le générateur de tension, parfaitement charge résistive. Pour ces caractéristiques, nous comprenons que la construction des bobines ne peut pas être aléatoire mais doit être le résultat de calculs et de formules précis et précis.

schéma général
La Figure 3 montre un schéma général mais entièrement fonctionnel d’une bobine Tesla., Le spintéromètre et le condensateur (réservoir) peuvent être montés selon deux configurations différentes. Illustrons ses composants. La construction n’est pas difficile, mais elle nécessite des soins.

Figure 3: schéma Général de la bobine de Tesla

Le transformateur T1 augmente et augmente la tension d’entrée à environ 10 kV. Ce composant est généralement utilisé pour éclairer les enseignes publicitaires au néon. Vous ne pouvez pas utiliser un transformateur traditionnel., Le condensateur C1, une bouteille de Leyda ou un condensateur haute tension, est connecté en parallèle au secondaire du transformateur. C1 charge et décharge sa tension à la fréquence de la tension d’entrée. Il est intéressant de noter que la tension d’entrée peut également être une tension continue (mais sans le premier transformateur). Lorsque la différence de potentiel sur C1 dépasse les limites imposées par le spintéromètre, une étincelle se produit entre ses bornes et un fort courant traverse L1, déchargeant le condensateur. L’étincelle ferme le circuit., L1 et L2 sont deux composants d’un transformateur — L1 est le primaire et L2 est le secondaire. Sur les bornes de L2, une très haute tension sera présente. La puissance du courant sur les bobines dépend de la capacité de C1. Vous pouvez connecter plusieurs condensateurs en parallèle. Il est très important que ce composant soit adapté aux tensions utilisées. D’autre part, vous pouvez connecter en série et en parallèle de nombreux condensateurs pour obtenir la tension de fonctionnement demandée.

Construction
Comme dit précédemment, le transformateur T1 fonctionne comme l’ascenseur de la tension d’entrée. Soyez prudent lorsque vous le manipulez., Comme le montre la Figure 4, la bobine primaire L1 est réalisée avec un fil épais enroulé autour d’un support en plastique d’un diamètre de 25 cm. La construction de L2 est très fastidieuse. Vous pouvez utiliser un long tube en plastique d’un diamètre de 12 cm. Pour une performance optimale, il est conseillé de traiter le support avec une peinture plastique. La bobine est composée de 2 000 spires de fil émaillé de 0,4 mm (26 AWG).

Figure 4: Conception et des mesures de l’bobines

Les condensateurs doivent être choisis et construits avec soin., Vous ne pouvez pas utiliser de condensateurs normaux. La différence de potentiel est très élevée et les composants pourraient être détruits. Il peut suivre le projet d’un pot Leyden ou vous pouvez connecter ensemble de nombreux condensateurs en polyester en série/parallèle pour obtenir la quantité maximale de capacité et de tension d’au moins 15 000 V. Les condensateurs ne doivent pas être polarisés. Vous pouvez construire un condensateur très efficace en utilisant deux feuilles d’aluminium collées sur une plaque de verre, dans les faces opposées. Avec les dimensions de 50 × 50 cm, et une épaisseur de verre de 3 mm, Vous pouvez obtenir un condensateur de 7 378 pF., Le verre a une constante diélectrique très élevée. De toute façon, ce condensateur peut être plus petit. La Figure 5 montre différents exemples de condensateurs haute tension.

Figure 5: Différents exemples de condensateurs haute tension

Le spinterometer est très facile de composants et est très important. C’est un dispositif utilisé pour générer des décharges électriques dans l’air à travers deux électrodes. Il se compose de deux sphères., La distance entre les bornes peut être progressivement réduite jusqu’à ce que l’intensité du champ électrique dépasse la valeur de rigidité diélectrique de l’air et qu’une étincelle se produise. Vous pouvez voir un exemple de spintéromètre dans la Figure 6.

Figure 6: exemple de spintéromètre

pendant la construction, faites attention à isoler les parties critiques du circuit.

utilisez
lorsque la construction est terminée, vous pouvez bientôt tester l’appareil. Soyez prudent avec toutes les opérations., La configuration doit être exécutée sans connexion électrique. Les étincelles pourraient être très douloureuses. Lorsque l’appareil est éteint, vous pouvez ajuster la distance entre les deux sphères du spintéromètre pour obtenir une étincelle. Pour régler l’étincelle, déplacez les deux sphères d’environ 5 cm. Ensuite, approchez les électrodes par petites étapes, en éteignant l’appareil à chaque fois. La puissance des étincelles est proportionnelle à la capacité du condensateur. Une fois que vous obtenez les étincelles dans le spintéromètre, la bobine secondaire est prête à produire un effet spécial., De son sommet, vous pouvez produire de grandes étincelles, en approchant les objets métalliques de la sphère sur la bobine. Vous devez les garder avec une longue poignée isolée (bois ou plastique). La longueur des étincelles (arcs électriques) est proportionnelle à la tension aux bornes de la bobine secondaire. Ne touchez aucune partie du circuit avec vos mains. Une étincelle de 20 cm est un très bon résultat.

réglage
La bobine Tesla est similaire à un récepteur radio. Il doit syntoniser la fréquence de résonance pour obtenir les meilleures performances., Pour améliorer l’efficacité de l’appareil, nous proposons les solutions suivantes:

• Augmenter ou diminuer le nombre de tours de la bobine primaire.

• Augmenter ou diminuer le nombre de tours de la bobine secondaire.

• rapprochez ou éloignez de quelques millimètres les deux sphères du spintéromètre (pensez à couper l’alimentation).

• * * * Augmenter autant que possible la capacité du réservoir de condensateurs.

• changez la connexion sur différents cercles de la bobine primaire, comme illustré à la Figure 7.

• utilisez des matériaux de bonne qualité et de bons composants.,

Figure 7: Vous pouvez améliorer le couplage du circuit LC en changeant la valeur de l’inductance de la bobine primaire, avec une position différente de la connexion.

Conclusion
Il existe de nombreuses solutions pour construire une bobine Tesla. C’est probablement la plus facile. Soyez prudent lorsque vous travaillez avec ces circuits, la tension est très élevée. Pendant le fonctionnement de la bobine Tesla, une forte odeur d’ozone est laissée dans l’air., Finalement, vous pouvez construire une version plus petite de l’appareil et ensuite vous pouvez augmenter la puissance de la bobine Tesla. Sur la Figure 8, Vous pouvez voir une bobine Tesla complète. En elle, nous pouvons distinguer (de gauche à droite):

• le transformateur (230 V à 10 000 V)
• l’HV condensateur
• le spinterometer
• les deux bobines (primaire et secondaire)

Figure 8: Un complet bobine de Tesla