Tesla History Coil, kako deluje, za kaj je

The Tesla tuljava To je uporništvo, ki deluje kot visokonapetostni in visokofrekvenčni generator. Izumila ga je fizik Nikola Tesla (1856 - 1943), ki ga je patentiral leta 1891.

Magnetna indukcija je Tesla razmišljala o možnosti prenosa električne energije brez intervencije voznika. Zato je bila ideja znanstvenika in izumitelja ustvariti aparat, ki je služil za prenos električne energije brez uporabe kablov. Vendar je uporaba tega stroja zelo malo učinkovita, zato je v ta namen kmalu opustila.

Slika 1. Demonstracija s tuljavo Tesla. Vir: Pixabay.

Kljub temu je Tesla tuljave še vedno mogoče najti z nekaterimi specifičnimi aplikacijami, kot so visokonapetostni stolpi ali fizični poskusi.

[TOC]

Zgodovina

Tuljava je ustvarila Tesla kmalu po tem, ko so se pojavili Hertzovi poskusi. Ista Tesla, imenovana "aparat za prenos električne energije". Tesla je želela dokazati, da je mogoče elektriko prenesti brez niti.

V svojem laboratoriju Colorado Springs je imel Tesla na razpolago ogromno 16 metrskih tuljav, povezanih z anteno. Naprava je bila uporabljena za izvajanje poskusov prenosa energije.

Eksperimentirajte s teslinimi tuljavami.

Nekoč je prišlo do nesreče, ki jo je povzročila ta tuljava, v kateri je dinamos gorel iz osrednjega, ki se nahaja 10 kilometrov stran. Po napaki so bili okoli oken Dinamos proizvedeni električni loki.

Nič od tega ni odvračal Tesla, ki je še naprej poskušal s številnimi modeli tuljave, ki so danes znani z njegovim imenom.

Kako deluje?

Znana Tesla tuljava je ena izmed številnih modelov, ki jih je naredila Nikola Tesla, da bi prenašala elektriko brez kablov. Prvotne različice so bile velike velikosti in so bile uporabljene visoke napetosti in visoke tokovni viri.

Seveda danes obstajajo veliko manjši, kompaktni in domači dizajni, ki jih bomo opisali in razložili v naslednjem razdelku.

Slika 2. Osnovna shema tuljave Tesla. Vir: Self Made.

Zasnova, ki temelji na izvirnih različicah Tesla tuljave, je tisti, prikazan na prejšnji sliki. Električno shemo prejšnje številke lahko razdelimo na tri odseke.

Vir (f)

Vir je sestavljen iz generatorja izmeničnega toka in transformatorja z visokim dobičkom. Izhod izvora je običajno med 10000 V in 30000 V.

Prvo resonančno vezje LC 1

Sestavljen je iz stikala S, znanega kot "Spark Gap" ali "Explosor", ki zapre vezje, ko iskra skoči med njene konce. LC 1 vezje ima tudi kondenzator C1 in L1 tuljavo, ki je serijsko povezana.

Drugi resonančni vezje LC 2

LC 2 vezje je sestavljeno iz tuljave L2, ki ima razmerje približno 100 do 1 obratov v primerjavi s tuljavo L1 in kondenzatorjem C2. C2 kondenzator se povezuje z tuljavo L2 skozi zemljo.

Tuljava L2 je običajno valjanje žice. Tuljava L1, čeprav ni prikazana v shemi, je valjana na tuljavi L2.

C2 kondenzator, tako kot vsi kondenzatorji, je sestavljen iz dveh kovinskih plošč. V Teslinih tuljavah ima ena od plošč C2 običajno obliko sferične ali toroidne kupole in je zaporedno povezana s tuljavo L2.

Druga plošča C2 je tesno okolje, na primer kovinski podstavek, ki je bil končan v krogli in tleh, da bi vezje zaprl z drugim koncem L2, prizemljeno tudi do tal.

Lahko vam služi: Preizkus stiskanja: kako je, lastnosti, primeri

Mehanizem delovanja

Ko vgradi tesla tuljava, visokonapetostni vir naloži kondenzator C1. Ko doseže dovolj visoke napetosti, naredi iskrico skok v suiche s (iskrico ali eksplozor), s čimer zapre resonančno vezje i.

Nato se kondenzator C1 prenese prek tuljave L1, ki ustvarja spremenljivo magnetno polje. To spremenljivo magnetno polje prečka tudi tuljavo L2 in sproži elektromocijsko silo na tuljavi L2.

Ker ima L2 približno 100 krogov več kot L1, je električna napetost v L2 100 -krat večja kot v L1. In tako kot v L1 je napetost v vrstnem redu 10 tisoč voltov, potem bo v L2 1 milijon voltov.

Magnetna energija, nabrana v L2. Prenosi se pojavijo med 100 in 150 krat na sekundo.

LC1 vezje se imenuje resonančno, ker nakopičena energija v kondenzatorju C1 prehaja v tuljavo L1 in obratno; to pomeni, da pride do nihanja.

Enako se zgodi v resonančnem vezju LC2, v katerem se magnetna energija tuljave L2 prenese kot električna energija v kondenzator C2 in obratno. To pomeni, da je v vezju izmenično krožni tok.

Naravna frekvenca nihanja v LC vezju je

Medsebojna resonanca in indukcija

Ko se energija, ki se dovaja v LC vezja, pride na isto frekvenco kot frekvenca nihanja naravnega vezja, potem je prenos energije optimalen, kar povzroči največjo amplifikacijo v tokomu vezja. Ta pojav, ki je skupno vsem nihajnim sistemom, je znan kot resonanca.

LC1 in LC2 vezja sta magnetno povezana, še en pojav, ki se imenuje medsebojna indukcija.

Tako da je prenos energije LC1 vezja na LC2 in obratno optimalen, naravne frekvence nihanja obeh vezij morajo sovpadati, poleg tega pa bi morale sovpadati tudi s frekvenco visokega napetostnega vira.

To dosežemo s prilagajanjem vrednosti zmogljivosti in induktivnosti v obeh vezjih, frekvence nihanja sovpadajo s frekvenco vira:

Ko se to zgodi, se izvorna energija učinkovito prenese na LC1 in LC1 v LC2 vezje. V vsakem ciklu nihanja se nakopičena električna in magnetna energija v vsakem vezju povečuje.

Ko je električna napetost v C2 dovolj visoka, se energija sprosti v obliki žarkov s pomočjo odvajanja C2 na ozemljitev.

Uporaba tuljave Tesla

Teslina originalna ideja v njenih poskusih s temi tuljavami je bila vedno najti način za prenos električne energije na veliki razdalji, ne da bi ožičila.

Vendar pa je zaradi majhne učinkovitosti te metode zaradi disperzijskih izgub energije skozi okolje potrebna za iskanje drugih sredstev za prenos električne moči moči. Danes se ožičenje nadaljuje.

Vam lahko služi: Lenz zakon: formula, enačbe, aplikacije, primeriPlazemska svetilka, ki je pomagala razviti eksperiment Tesla.

Vendar pa so številne ideje Nikole Tesla še vedno prisotne v trenutnih sistemih ožičenja. Na primer napetostno dvigalo v električnih podstanicah za prenos s sredstvi.

Kljub temu, da nimajo velike uporabe, so Tesla tuljave še naprej uporabne v visokonapetostni električni industriji za testiranje izolacijskih sistemov, stolpov in drugih električnih naprav, ki morajo varno delovati. Uporabljajo se tudi v različnih oddajah za ustvarjanje žarkov in iskric, pa tudi v nekaterih fizičnih poskusih.

V poskusih z visoko varovanjem z visoko dimenzijskimi teslinimi tuljavami je pomembno sprejeti varnostne ukrepe. Primer je uporaba kletk Faraday za zaščito opazovalcev in kovinskih mrežnih oblek za umetnike, ki sodelujejo v oddajah s temi tuljavami.

Kako narediti domačo tuljavo Tesla?

Komponente

V tej miniaturni različici tuljave Tesla se visokonapetostni izmenični tok ne bo uporabljal. Nasprotno, vir energije bo 9 V baterija, kot je prikazano na shemi na sliki 3.

Slika 3. Shema za izdelavo Tesla Mini tuljave. Vir: Self Made.

Druga razlika z izvirno različico Tesla je uporaba tranzistorja. V našem primeru bo 2222a, ki je tranzistor z nizkim signalom NPN, vendar hiter odziv ali visoka frekvenca.

Vezje ima tudi stikalo S, 3 -LAPS L1 primarna tuljava in sekundarno L2 tuljavo vsaj 275 obratov, lahko pa je tudi med 300 in 400 krogom.

Primarna tuljava je mogoče zgraditi s skupnim kablom s plastičnim izolatorjem, vendar srednja šola zahteva tanek kabel, prekrit z izolacijskim lakom, ki je tisti, ki se običajno uporablja v embopinih. Zvite se lahko opravite na kartonski ali plastični cevi, ki ima premer med 3 in 4 cm.

Uporaba tranzistorja

Ne pozabite, da v času Nikole Tesla ni bilo tranzistorjev. V tem primeru tranzistor nadomesti "iskrico" ali "eksplozor" prvotne različice. Tranzistor bo uporabljen kot vrata, ki omogoča trenutni prehod ali ne. Za to je tranzistor polariziran na naslednji način: zbiratelj c do pozitivnega terminala in izdajatelja in na negativno baterijo.

Ko je osnova b Ima pozitivno polarizacijo, nato pa dovoli prehod iz zbiratelja do pošiljatelja in sicer ga prepreči.

V naši shemi se podstavek poveže z baterijo pozitivno, vendar je 22 -palski ohm odpornost prepletena, da omeji presežek toka, ki lahko gori tranzistor.

Vezje prikazuje tudi LED diodo, ki je lahko rdeča. Njegova funkcija bo razložena pozneje.

Na prostem koncu sekundarne tuljave L2 je nameščen kovinski sferit, ki ga je mogoče zgraditi, ki pokriva polistirensko kroglico ali kroglico za pin z aluminijasto folijo.

Ta sferit je plošča kondenzatorja C, druga plošča pa je okolje. To je tisto, kar je znano po imenu zmogljivosti parazita.

Tesla mini tuljava

Ko je stikalo za zaprto, je tranzistorska osnova pozitivno polarizirana in zgornji konec primarne tuljave je tudi pozitivno polariziran. Tako da se tok, ki gre skozi primarno tuljavo, nadaljuje skozi zbiralec, naglo pojavi, ugasne pošiljatelja in se vrne v sklad.

Vam lahko služi: pospeševanje gravitacije: kaj je to, kako se meri in vaje

Ta tok v zelo kratkem času zraste z nič na največjo vrednost, zato povzroči elektromocijsko silo v sekundarni tuljavi. To ustvari tok, ki sega od dna tuljave L2 do dna tranzistorja. Ta tok naglo preneha s pozitivno polarizacijo osnove na način, kako tok pretok s strani primarnega.

V nekaterih različicah se odstrani LED dioda in vezje deluje. Vendar pa izboljšanje učinkovitosti pri rezu polarizacije tranzistorske baze.

Kaj se zgodi, ko tok kroži?

Med ciklom hitrega toka v primarnem vezju je bila v sekundarni tuljavi inducirana elektromotivna sila. Ker je razmerje streljanja med primarno in sekundarno.

Zaradi zgoraj navedenega je intenzivno električno polje v sferi kondenzatorja C, ki lahko ionizira nizkotlačni plin iz neonske cevi ali fluorescentne svetilke, ki se približa krogle C in pospešuje proste elektrone v cev svetlobna emisija.

Ker je tok naglo prenehal skozi tuljavo L1 in je bila tuljava L2 izpuščena skozi zrak, ki obdaja C proti tlom, se je cikel znova zagnal.

Pomembna točka v tej vrsti vezja je, da se vse zgodi v zelo kratkem času, tako da obstaja visokofrekvenčni oscilator. V tej vrsti vezja je suicheo ali hitro nihanje, ki ga proizvaja tranzistor.

Poskusi, predlagani s Tesla Mini tuljavami

Ko je zgrajena Mini tuljava Tesla, je mogoče z njo eksperimentirati. Očitno se žarki in iskre izvirnih različic ne bodo pojavile.

Vendar pa lahko s pomočjo fluorescentne žarnice ali neonske cevi opazimo, kako kombinirani učinek intenzivnega električnega polja, ki nastane v kondenzatorju na koncu tuljave, in visoko frekvenco nihanja tega polja Osvetlitev se komaj približa kondenzatorski krogli.

Intenzivno električno polje ionizira nizko tlačni plin v cevi, pri čemer ostane proste elektrone znotraj plina. Tako visoka frekvenca vezja povzroči proste elektrone znotraj fluorescentne cevi, da pospešijo in vzbudijo fluorescenčni prah, prilepljen na notranjo steno cevi, zaradi česar je oddaja svetloba.

Prav tako se lahko približate svetlečemu LED -om do krogle in opazujete, kako se vklopi, tudi ko se LED zatiči niso povezali.

Reference

1. Blake, t. Teorija tuljave Tesla. Okrevano od: TB3.com.
2. Burnett, r. Delovanje tuljave Tesla. Okreval od: Richieburnett.co.Združeno kraljestvo.
3. Tippens, str. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja. MacGraw Hill. 626-628.
4. Univerza Wisconsin-Madison. Tesla tuljava. Okrevano od: čudes.Fizika.WISC.Edu.
5. Wikiwand. Tesla tuljava. Okreval od: wikiwand.com.