curentul Electric este adesea magic și misterios. Înainte ca oamenii să știe despre electricitate, multe fenomene naturale au apărut ca evenimente supranaturale cauzate de zei furioși. Din fericire, oamenii de astăzi cunosc legile fizicii și pot opera cu ei în funcție de nevoile lor fără probleme.o bobină Tesla este un circuit rezonant compus din două circuite LC, cuplate inductiv. Cu alte cuvinte, este un transformator cu un circuit primar și circuite secundare care pot ridica tensiunea electrică pentru a produce scântei., În condiții normale, aerul poate fi considerat un izolator. O tensiune aplicată între două puncte izolate nu determină trecerea oricărui curent electric. Dacă tensiunea este crescută, câmpul electric poate deveni suficient de intens pentru a primi energia pentru ionizarea altor particule. Fenomenul este amplificat cu o creștere progresivă a ionilor în mișcare. Un curent electric este stabilit cu încălzirea zonei care determină ionizarea ulterioară a aerului. Se creează un canal gazos puternic ionizat, care acționează ca un conductor electric, capabil să susțină un arc electric., Scânteia are o strălucire intensă într-o durată foarte scurtă pe o cale în zig-zag, cu un sunet detonant. Fulgerul este o scânteie de mare intensitate. Pentru a declanșa scânteia, câmpul electric trebuie să depășească pragul de rigiditate al dielectricului. Pentru aerul standard, este de aproximativ 3 kV / mm, dar scade ușor cu umiditatea. Pentru a produce o scânteie de 10 cm, trebuie să furnizați o tensiune de aproximativ 300.000 V (300 kV). cu această formulă foarte generală, puteți măsura tensiunea dintre doi conductori prin măsurarea lungimii scânteilor., Când se aplică o diferență de potențial între doi electrozi, se formează un câmp electric:
E = V * d
unde „V” este tensiunea și „d” este distanța dintre electrozi. Pentru fiecare material, există o valoare, cunoscută sub numele de punctul de rupere, care reprezintă câmpul electric minim necesar pentru a declanșa o scânteie. Pentru a genera o scânteie de 1 cm, este necesar să aplicați 30 kV. Pentru a cunoaște tensiunea dintre doi electrozi, pur și simplu înmulțiți lungimea scânteii (în centimetri) cu 30 kV, la o temperatură de 25°C cu aer uscat. Această metodă funcționează cu doi electrozi sferici., Valoarea poate varia în funcție de presiune și umiditate. Așa cum se arată în Figura 1, este foarte greu pentru a genera scântei mari. Pentru o scânteie de 10 cm, are nevoie de o tensiune de 300.000 V, iar pentru o scânteie de jumătate de metru, trebuie să furnizați aproximativ 1.500.000 V — într-adevăr foarte periculos.
Figura 1: Graficul de lungimea de scânteie vs. tensiune
este foarte impresionant cum natura poate produce foarte mare fulgere de milioane de volți!
cum funcționează?,
știm că o bobină Tesla, creată de Nikola Tesla, este un transformator rezonant special cu două bobine cuplate. Un transformator de bobină Tesla funcționează diferit decât un transformator tradițional cu miez de fier. Într-un transformator convențional, cele două bobine generează un câștig de tensiune, care depinde de raportul dintre numărul de rotații. Într-o bobină Tesla, pe de altă parte, câștigul poate fi mult mai mare, deoarece este proporțional cu: √L2/L1.echilibrul corect între părțile individuale permite un cuplaj capabil să genereze o undă electromagnetică adecvată pentru iluminarea unei lămpi de luminiscență., Are un miez de aer. Frecvența sa de funcționare este cuprinsă între 50 KHz și 30 MHz. Bobina transferă energia de la primar la secundar. Tensiunea produsă pe secundar crește până când toată energia circuitului primar a fost transferată la cea secundară. Sistemul se bazează pe un grup RLC și pe un generator sinusoidal, așa cum se arată în Figura 2. Un circuit RLC este un circuit electric format dintr-un rezistor (R), un inductor (L) și un condensator (C), conectat în serie. Transformatorul pe aer pășește tensiunea de intrare în sus 100× pentru a crea o tensiune înaltă., După câteva secunde, tensiunea este suficient de mare pentru a declanșa diferența de scânteie. Condensatorul și bobina primară a celui de-al doilea transformator formează apoi un circuit rezonant. Bobina secundară a transformatorului este atașată la un toroid, reprezentând condensatorul conectat la masă. De asemenea, formează un circuit rezonant cu aceeași frecvență rezonantă. Energia este transferată treptat de la primul circuit la cel de-al doilea, apoi decalajul de scânteie se oprește, lăsând toată energia în circuitul toroid. Odată ce diferența de scânteie se oprește, este nevoie de un timp pentru ca tensiunea să se acumuleze suficient pentru a se aprinde din nou.,
Figura 2: Un circuit RLC și graficul său de ieșire, în domeniul de frecvență
exemplu de figură este format dintr-un rezistor de 10 Ω (se determină Q factor de circuit), un condensator de 47 pF, și un inductor de 20 mH. Pentru a calcula frecvența de rezonanță a circuitului (în exemplu, este de 164.155, 78 Hz) puteți utiliza formula prezentată în casetă., Dacă circuitul RLC este furnizat exact la frecvența sa de rezonanță, pe inductor, obținem o tensiune mult mai mare decât cea aplicată la intrare. În aceste condiții, circuitul este, pentru generatorul de tensiune, o sarcină perfect rezistivă. Pentru aceste caracteristici, înțelegem că construcția bobinelor nu poate fi aleatorie, ci trebuie să fie rezultatul unor calcule și formule precise și exacte. figura 3 prezintă o schemă generală, dar complet funcțională, a unei bobine Tesla., Spinterometrul și condensatorul (rezervorul) pot fi montate în funcție de două configurații diferite. Să ilustrăm componentele sale. Construcția nu este greu, dar necesită îngrijire.
Figura 3: schemă Generală de bobina Tesla
transformatorul T1 crește și crește tensiunea de intrare de aproximativ 10 kV. Această componentă este de obicei utilizată pentru a ilumina semnele publicitare cu neon. Nu puteți utiliza un transformator tradițional., Condensatorul C1, o sticlă de Leyda sau un condensator de înaltă tensiune, este conectat în paralel cu secundarul transformatorului. C1 încarcă și descarcă tensiunea la frecvența tensiunii de intrare. Este interesant de menționat că tensiunea de intrare poate fi și o tensiune DC (dar fără primul transformator). Când diferența de potențial pe C1 depășește limitele impuse de spinterometru, apare o scânteie între bornele sale și un curent puternic curge prin L1, descărcând condensatorul. Scânteia închide circuitul., L1 și L2 sunt două componente ale unui transformator-L1 este primar și L2 este secundar. La bornele L2, va fi prezentă o tensiune foarte mare. Puterea curentului pe bobine depinde de capacitatea lui C1. Puteți conecta mai multe condensatoare în paralel. Este foarte important ca această componentă să fie potrivită pentru tensiunile utilizate. Pe de altă parte, puteți conecta în serie și în paralel mulți condensatori pentru a obține tensiunea operativă solicitată. după cum sa spus mai înainte, transformatorul T1 funcționează ca ascensor al tensiunii de intrare. Aveți grijă când o manipulați., După cum se arată în Figura 4, bobina primară L1 este realizată cu un fir gros înfășurat în jurul suportului din plastic cu un diametru de 25 cm. Construcția L2 este foarte obositoare. Puteți utiliza un tub de plastic lung cu un diametru de 12 cm. Pentru performanțe optime, este o idee bună să tratați suportul cu o vopsea din plastic. Bobina este compusă din 2.000 de rotații de sârmă emailată de 0,4 mm (26 AWG).
Figura 4: Proiectare și măsurători de bobine
condensatoarele trebuie să fie ales și construit cu grijă., Nu puteți utiliza condensatoare normale. Diferența de potențial este foarte mare și componentele ar putea fi distruse. Poate urma proiectul unui borcan Leyden sau puteți conecta împreună multe condensatoare de poliester în serie/paralel pentru a obține cantitatea maximă de capacitate și tensiune de cel puțin 15.000 V. condensatoarele nu trebuie polarizate. Puteți construi un condensator foarte eficient folosind două folii de aluminiu lipite pe o placă de sticlă, pe fețele opuse. Cu dimensiunile de 50 × 50 cm și o grosime de sticlă de 3 mm, puteți obține un condensator de 7.378 pF., Sticla are o constantă dielectrică foarte mare. Oricum, acest condensator poate fi mai mic. Figura 5 prezintă diferite exemple de condensatoare de înaltă tensiune.
Figura 5: exemple Diferite de înaltă tensiune condensatori
spinterometer este un foarte ușor de componente și este foarte important. Este un dispozitiv utilizat pentru a genera descărcări electrice în aer prin intermediul a doi electrozi. Se compune din două sfere., Distanța dintre borne poate fi redusă progresiv până când Intensitatea câmpului electric depășește valoarea rigidității dielectrice a aerului și apare o scânteie. Puteți vedea un exemplu de spinterometru în Figura 6.
Figura 6: Exemplu de spinterometer
în Timpul construcției, să acorde o atenție pentru a izola părțile critice ale circuitului. când construcția este terminată, puteți testa în curând dispozitivul. Fii atent cu orice operațiuni., Configurarea trebuie executată fără conexiune electrică. Scânteile ar putea fi foarte dureroase. Când dispozitivul este oprit, puteți regla distanța dintre cele două sfere ale spinterometrului pentru a obține o scânteie. Pentru a regla scânteia, deplasați cele două sfere la o distanță de aproximativ 5 cm. Apoi apropiați electrozii în pași mici, oprind dispozitivul de fiecare dată. Puterea scânteilor este proporțională cu capacitatea condensatorului. Odată ce obțineți scânteile în spinterometru, bobina secundară este gata să producă un efect special., Din partea de sus, puteți produce scântei mari, apropiindu-vă de obiecte metalice în sfera de pe bobină. Trebuie să le păstrați cu un mâner lung izolat (lemn sau plastic). Lungimea scântei (arce electrice) este proporțională cu tensiunea pe bobina secundară. Nu atingeți nicio parte a circuitului cu mâinile. O scânteie de 20 cm este un rezultat foarte bun.
Tuning
bobina Tesla este similară cu un receptor radio. Trebuie să se adapteze la frecvența de rezonanță pentru a obține cea mai bună performanță din ea., Pentru a îmbunătăți eficiența dispozitivului, vă sugerăm următoarele soluții:
• măriți sau micșorați numărul de rotații ale bobinei primare. *măriți sau micșorați numărul de rotații ale bobinei secundare• * mutați mai aproape sau mai departe cele două sfere ale spinterometrului între ele cu câțiva milimetri (nu uitați să opriți alimentarea).
• creșteți cât mai mult posibil Capacitatea rezervorului de condensatoare.
• schimbați conexiunea pe diferite cercuri de pe bobina primară, așa cum se arată în Figura 7. * utilizați materiale de bună calitate și Componente bune.,
Figura 7: Vă puteți îmbunătăți cuplarea LC circuit prin schimbarea valorii inductivității bobinei primare cu o poziție diferită de conexiune.
concluzie
există multe soluții pentru a construi o bobină Tesla. Aceasta este probabil cea mai ușoară. Aveți grijă în timp ce lucrați cu aceste circuite, deoarece tensiunea este foarte mare. În timpul funcționării bobinei Tesla, un miros puternic de ozon este lăsat în aer., În cele din urmă, puteți construi o versiune mai mică a dispozitivului și apoi puteți crește puterea bobinei Tesla. În Figura 8, puteți vedea o bobină Tesla completă. În ea, putem distinge (de la stânga la dreapta):
- transformator (230 V la 10.000 V)
- HV condensator
- spinterometer
- cele două bobine (primar și secundar)
Figura 8: Un complet bobina Tesla