Tesla History Coil, wie es funktioniert, wofür ist es

Der Tesla-Spule Es ist eine Versicherung, die als Hochspannung und Hochfrequenzgenerator fungiert. Es wurde von Physiker Nikola Tesla (1856 - 1943) erfunden, der es 1891 patentierte.

Magnetische Induktion, die Tesla über die Möglichkeit der Übertragung von Strom ohne Treiberintervention nachdenkt. Daher bestand die Idee des Wissenschaftlers und Erfinders darin, einen Apparat zu schaffen, der dazu diente, Strom zu transponieren, ohne Kabel zu verwenden. Die Verwendung dieser Maschine ist jedoch sehr wenig effizient, so dass sie bald für diesen Zweck aufgegeben wurde.

Abbildung 1. Demonstration mit der Tesla -Spule. Quelle: Pixabay.

Trotzdem finden sich noch Tesla -Spulen mit einigen spezifischen Anwendungen wie Hochspannungstürmen oder Physik -Experimenten.

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Geschichte

Die Spule wurde von Tesla kurz nach Hertz 'Experimenten ans Licht geschaffen. Der gleiche Tesla, der als "Apparat zur Übertragung von Strom" bezeichnet wird ". Tesla wollte beweisen, dass Strom ohne Gewinde übertragen werden konnte.

In seinem Labor in Colorado Springs hatte Tesla eine riesige 16 -Meter -Spule zur Verfügung, die mit einer Antenne verbunden war. Das Gerät wurde verwendet, um Energieübertragungsexperimente durchzuführen.

Experimentieren mit Tesla -Spulen.

Einmal gab es einen Unfall, der durch diese Spule verursacht wurde, bei der Dynamos aus einem Zentral 10 Kilometer entfernt brannte. Nach dem Fehler wurden elektrische Bögen um die Dinamos -Fenster hergestellt.

Nicht.

Wie funktioniert es?

Die berühmte Tesla -Spule ist eines der vielen Designs, die Nikola Tesla gemacht hat, um Strom ohne Kabel zu übertragen. Die ursprünglichen Versionen waren groß und verwendeten Hochspannung und hohe Stromquellen.

Natürlich gibt es heute viel kleinere, kompakte und hausgemachte Designs, die wir im nächsten Abschnitt beschreiben und erklären werden.

Figur 2. Grundlegendes Tesla -Spulenschema. Quelle: Selbst gemacht.

Ein Design, das auf den Originalversionen der Tesla -Spule basiert. Das elektrische Schema der vorherigen Abbildung kann in drei Abschnitte unterteilt werden.

Quelle (f)

Die Quelle besteht aus einem abwechselnden Stromgenerator und einem Transformator mit hoher Verstärkung. Der Quellausgang liegt normalerweise zwischen 10000 V und 30000 V.

Erster Resonanzkreis LC 1

Es besteht aus einem S -Schalter, der als "Spark Gap" oder "Explossor" bekannt ist, der die Schaltung schließt, wenn ein Funke zwischen seinen Enden springt. Die LC 1 -Schaltung hat auch einen C1 -Kondensator und eine L1 -Spule, die in Reihe angeschlossen ist.

Zweite Resonanzschaltung LC 2

Die LC 2 -Schaltung besteht aus einer L2 -Spule, die ein Verhältnis von ungefähr 100 zu 1 Kurven im Vergleich zur L1 -Spule und einem C2 -Kondensator aufweist. C2 -Kondensator verbindet sich mit der L2 -Spule durch die Erde.

Die L2 -Spule ist normalerweise ein Drahtrollen. Die L1 -Spule wird, obwohl sie im Schema nicht gezeigt wird, auf der L2 -Spule gerollt.

C2 -Kondensator besteht wie alle Kondensatoren aus zwei Metallplatten. In Teslas Spulen hat eine der C2 -Platten normalerweise die Form einer kugelförmigen oder toroidalen Kuppel und ist in Reihe mit der L2 -Spule verbunden.

Die andere C2 -Platte ist die enge Umgebung, zum Beispiel ein Metallpodest in Kugel und Masse, um den Stromkreis mit dem anderen L2 -Ende zu schließen, das ebenfalls zu Masse geerdet ist.

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Wirkmechanismus

Wenn eine Tesla -Spule in Betrieb genommen wird, lädt die Hochspannungsquelle den C1 -Kondensator. Wenn es eine ausreichend hohe Spannung erreicht, macht es einen Funkensprung in den Suiche S (Sparklücke oder Explosion) und schließt die Resonanzkreis I.

Dann wird der C1 -Kondensator über die L1 -Spule heruntergeladen, die ein variables Magnetfeld erzeugt. Dieses variable Magnetfeld überschreitet auch die L2 -Spule und induziert eine elektromotive Kraft auf die L2 -Spule.

Da L2 etwa 100 Runden mehr als L1 hat, ist die Elektrospannung in L2 100 -mal größer als in L1. Und wie in L1 liegt die Spannung in der Größenordnung von 10.000 Volt, dann wird sie in L2 1 Million Volt betragen.

Die in L2 akkumulierte magnetische Energie wird als elektrische Leistung an den C2. Downloads treten zwischen 100 und 150 Mal pro Sekunde auf.

Die LC1 -Schaltung wird als resonant bezeichnet, da die akkumulierte Energie in Kondensator C1 auf die Spulen L1 und umgekehrt fließt. Das heißt, dass eine Schwingung auftritt.

Gleiches geschieht in der LC2 -Resonanzschaltung, bei der die magnetische Energie der L2 -Spule als elektrische Leistung an den C2 -Kondensator übertragen wird und umgekehrt. Das heißt, in der Schaltung gibt es abwechselnd einen Rundreisestrom.

Die natürliche Schwingungsfrequenz in einer LC -Schaltung ist

Gegenseitige Resonanz und Induktion

Wenn die Energie, die den LC -Schaltungen geliefert wird, bei gleicher Frequenz wie die Oszillationsfrequenz der natürlichen Schaltung auftritt. Dieses Phänomen, das allen oszillierenden Systemen gemeinsam ist Resonanz.

LC1- und LC2 -Schaltungen sind magnetisch gekoppelt, ein weiteres Phänomen, das genannt wird gegenseitige Induktion.

Damit die Energieübertragung der LC1 -Schaltung auf den LC2 und umgekehrt optimal ist, müssen die natürlichen Schwingungsfrequenzen beider Schaltungen zusammenfallen und sie sollten auch mit der Frequenz der Hochspannungsquelle übereinstimmen.

Dies wird erreicht, indem die Werte der Kapazität und Induktivität in beiden Schaltungen angepasst werden. Die Schwingungsfrequenzen stimmen mit der Frequenz der Quelle überein:

In diesem Fall wird die Quellenergie effizient auf LC1 und LC1 auf LC2 -Schaltung übertragen. In jedem Schwingungszyklus nimmt die akkumulierte elektrische und magnetische Energie in jedem Stromkreis zu.

Wenn die Elektrospannung in C2 hoch genug ist, wird die Energie in Form von Strahlen mittels C2 zu Masse freigesetzt.

Verwendung der Tesla -Spule

Teslas ursprüngliche Idee in ihren Experimenten mit diesen Spulen bestand immer darin, einen Weg zu finden, um Elektrizität in großer Entfernung ohne Verkabelung zu übertragen.

Die geringe Effizienz dieser Methode aufgrund von Dispersionsenergieverlusten durch die Umwelt machte es jedoch erforderlich, andere Mittel zur Übertragung elektrischer Stromversorgung zu suchen. Heute geht die Verkabelung weiter.

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Viele der Ideen von Nikola Tesla sind jedoch noch in aktuellen Kabelsystemen vorhanden. Zum Beispiel Spannungsaufzüge in elektrischen Umspannungen zum Senden mittels Mittel.

Obwohl Tesla -Spulen keinen großen Gebrauch haben, sind sie in der Hochspannungs -Elektroindustrie weiterhin nützlich, um Isoliersysteme, Türme und andere elektrische Geräte zu testen, die sicher funktionieren müssen. Sie werden auch in verschiedenen Shows verwendet, um Strahlen und Funken sowie in einigen Physikexperimenten zu erzeugen.

In hohen Spannungsexperimenten mit hohen Tesla -Spulen ist es wichtig, Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Ein Beispiel ist die Verwendung von Faraday -Käfigen zum Schutz von Beobachtern und Metallnetzanzügen für Künstler, die mit diesen Spulen an Shows teilnehmen.

Wie man eine hausgemachte Tesla -Spule macht?

Komponenten

In dieser Miniaturversion der Tesla -Spule wird kein Wechselstrom mit hoher Spannung verwendet. Im Gegenteil, die Energiequelle wird eine 9 -V -Batterie sein, wie im Schema in Abbildung 3 dargestellt.

Figur 3. Programm zum Bau einer Tesla -Mini -Spule. Quelle: Selbst gemacht.

Der andere Unterschied zur Originalversion von Tesla ist die Verwendung eines Transistors. In unserem Fall wird es 2222a sein, was ein NPN -Transistor mit niedrigem Signal ist, aber schnelle Reaktion oder Hochfrequenz.

Die Schaltung hat auch einen Schalter S, eine 3 -Laps -L1 -Primärspule und eine sekundäre L2 -Spule von mindestens 275 Kurven, kann aber auch zwischen 300 und 400 Runden liegen.

Die Primärspule kann mit einem gemeinsamen Kabel mit Plastikisolator gebaut werden, aber die High School benötigt ein dünnes Kabel, das mit Isolierlack bedeckt ist. Dies wird normalerweise in den Empinaten verwendet. Der gerollte kann auf einem Karton oder Plastikrohr mit einem Durchmesser von 3 und 4 cm durchgeführt werden.

Verwendung des Transistors

Es sollte daran erinnert werden, dass es in der Zeit von Nikola Tesla keine Transistoren gab. In diesem Fall ersetzt der Transistor den "Spark Gap" oder "Explossor" der Originalversion. Der Transistor wird als Tor verwendet, das den aktuellen Durchgang ermöglicht oder nicht. Dazu wird der Transistor wie folgt polarisiert: der Sammler C zu positivem Terminal und dem Emittenten Und zur negativen Batterie.

Wenn die Basis B Es hat eine positive Polarisation, ermöglicht dann den Durchgang des Sammlers zum Absender und ansonsten verhindert sie.

In unserem Schema wird die Basis mit dem Batterie positiv verbunden, aber ein Ohm -Widerstand von 22 kilo wird durchsetzt, um den Überschuss an Strom zu begrenzen, der den Transistor verbrennen kann.

Die Schaltung zeigt auch eine LED -Diode, die rot sein kann. Seine Funktion wird später erklärt.

Am freien Ende der Sekundärspule L2 wird ein Metall -Spherit platziert, der gebaut werden kann, um eine Polystyrolkugel oder eine Pin -Pong -Kugel mit Aluminiumfolie abzudecken.

Dieser Spherit ist die Plaque eines Kondensators C, die andere Plakette ist die Umwelt. Dies ist das, was unter dem Namen der Parasitenkapazität bekannt ist.

Tesla Mini -Spulenbetrieb

Wenn der S -Schalter geschlossen ist, ist die Transistorbasis positiv polarisiert und das obere Ende der Primärspule ist ebenfalls positiv polarisiert. So dass ein Strom, der durch die Primärspule fließt, durch den Sammler weitergeht, abrupt aus dem Absender geht und zum Stapel zurückkehrt.

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Dieser Strom wächst in sehr kurzer Zeit von Null auf einen Maximalwert, weshalb er eine elektromotive Kraft in der Sekundärspule induziert. Dies erzeugt einen Strom, der vom Boden der L2 -Spule zur Basis des Transistors verläuft. Dieser Strom hört abrupt die positive Polarisation der Basi.

In einigen Versionen wird die LED -Diode entfernt und die Schaltung funktioniert. Das Platzieren verbessert jedoch die Effizienz beim Schnitt der Polarisation der Transistorbasis.

Was passiert, wenn der Strom zirkuliert?

Während des schnellen Stromwachstumszyklus im Primärkreis wurde eine elektromotive Kraft in der Sekundärspule induziert. Weil das Brennverhältnis zwischen primär und sekundär.

Aus diesem Grund befindet sich ein intensives elektrisches Feld in der Sphäre von Kondensator C, die in der Lage ist, Niederdruckgas aus einem Neonrohr oder eine fluoreszierende Lampe zu ionisieren, die sich der Kugel C nähert und freie Elektronen in das Rohr beschleunigt, um Atome zu erzeugen, die die erzeugen Lichtemission.

Als der Strom durch die L1 -Spule abrupt aufhörte und die L2 -Spule durch die Luft, die C in Richtung Boden umgab, wurde der Zyklus neu gestartet.

Der wichtige Punkt in dieser Art von Schaltung ist, dass in sehr kurzer Zeit alles geschieht, so dass es einen Hochfrequenzoszillator gibt. In dieser Art von Schaltung ist Suicheo oder schnelle Schwingung, die vom Transistor erzeugt wird.

Experimente mit Tesla Mini -Spulen vorgeschlagen

Sobald die Tesla -Mini -Spule gebaut wurde, ist es möglich, damit zu experimentieren. Offensichtlich treten die Strahlen und Funken der ursprünglichen Versionen nicht auf.

Mit Hilfe einer fluoreszierenden Glühbirne oder eines Neonrohrs können wir jedoch beobachten Illuminate nähert sich kaum der Kondensatorkugel.

Das intensive Elektrizitätsfeld ionisiert Niederdruckgas im Röhrchen und hinterlässt freie Elektronen im Gas. Somit führt die Hochfrequenz der Schaltung dazu.

Sie können sich auch einer leuchtenden Leuchtung nähern, die zur C -Kugel führte und beobachtet, wie sich die LED -Stifte nicht angeschlossen haben.

Verweise

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