Что такое установка тесла
Перейти к содержимому

Что такое установка тесла

  • автор:

How does a Tesla coil work?

John Palmer

The Tesla coil might be one of the most interesting inventions of all time. Invented by Nikola Tesla, these devices represent one of the first attempts to harness the power of electricity. While these devices are no longer used for many things, they have a lot of potential for further development. Of course, none of that matters if you don’t even know how it works, so let’s try to explain it in a relatively simple way.

Who Was Nikola Tesla

Born in Austria and educated in engineering and physics, Nikola Tesla gained great fame when he moved to America. More than any other individual, Nikola Tesla is responsible for the spread of electrical power throughout the world. Although he was once employed by Thomas Edison, he soon left to create his own company.

In his day, Tesla was regarded as a “mad scientist” for his experiments with wireless energy transmission, some of which were incredibly dramatic. Although he generally doesn’t get the credit he deserves, there is a unit of force named after him. Teslas are standard units that express magnetic flux density.

Electricity Produces Magnetic Fields

In Tesla’s time, electricity was not very well-understood. Scientists had figured out how to generate small amounts of this force, but no one seemed able to use it for anything practical. However, one thing they did figure out was the relationship between electricity and magnetism.

Whenever you run a current of electricity through a wire, a magnetic field will be produced around that wire. So, if you loop the wire into a coil, those magnetic fields will overlap. In this way, each magnetic field can reinforce the other, leading to much stronger fields. All of this is caused by the movement of tiny particles called electrons. To put it simply: magnets can move and manipulate electrons, which results in the production of electricity.

At the same time, people also figured out that magnetic fields can produce electricity. Yes, it works both ways. Anyone who has ever examined the workings of a gas-powered generator can tell you that it…

КАТУШКА ТЕСЛА: ИСТОРИЯ, КАК РАБОТАЕТ, ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА — ФИЗИЧЕСКИЙ — 2023

Катушки Тесла является обмотка , которая функционирует как высокое напряжение, высокочастотный генератор. Его изобрел физик Никола Тесла (1856-1943), который запатентовал его в 1891 году.

Магнитная индукция заставила Тесла задуматься о возможности передачи электрической энергии без вмешательства проводников. Поэтому идея ученого и изобретателя заключалась в создании устройства, которое служило бы для передачи электричества без использования кабелей. Однако использование этой машины очень неэффективно, поэтому вскоре от нее отказались для этой цели.

Рисунок 1. Демонстрация с катушкой Тесла. Источник: Pixabay.

Даже в этом случае катушки Тесла все еще можно найти для некоторых конкретных приложений, таких как пилоны или в физических экспериментах.

история

Катушка была создана Теслой вскоре после того, как стали известны эксперименты Герца. Сам Тесла назвал это «аппаратом для передачи электрической энергии». Тесла хотел доказать, что электричество можно передавать без проводов.

В своей лаборатории в Колорадо-Спрингс Тесла имел в своем распоряжении огромную 16-метровую катушку, прикрепленную к антенне. Устройство использовалось для проведения экспериментов по передаче энергии.

Экспериментируйте с катушками Тесла.

Однажды произошла авария, вызванная этой катушкой, в которой сгорели динамо-машины электростанции, расположенной в 10 километрах от нее. В результате поломки вокруг обмоток динамо-машин возникли электрические дуги.

Ничто из этого не обескуражило Тесла, который продолжал экспериментировать с многочисленными конструкциями катушек, которые теперь известны под его именем.

Как это работает?

Знаменитая катушка Тесла — одна из многих конструкций, созданных Никола Тесла для передачи электричества без проводов. Первоначальные версии были большими по размеру и использовали источники высокого напряжения и сильного тока.

Естественно, сегодня есть гораздо меньшие, компактные и самодельные конструкции, которые мы опишем и объясним в следующем разделе.

Рисунок 2. Схема основной катушки Тесла. Источник: самодельный.

Конструкция, основанная на оригинальных версиях катушки Тесла, показана на рисунке выше. Электрическую схему на предыдущем рисунке можно разделить на три части.

Источник (F)

Источник состоит из генератора переменного тока и трансформатора с высоким коэффициентом усиления. Выходной сигнал источника обычно находится в диапазоне от 10 000 до 30 000 В.

Первый резонансный контур LC 1

Он состоит из переключателя S, известного как «искровой разряд» или «Explosor», который замыкает цепь, когда между ее концами прыгает искра. В LC-цепи 1 также последовательно соединены конденсатор C1 и катушка L1.

Второй резонансный контур LC 2

Контур LC 2 состоит из катушки L2, имеющей отношение витков приблизительно 100: 1 относительно катушки L1, и конденсатора C2. Конденсатор C2 подключается к катушке L2 через землю.

Катушка L2 обычно представляет собой провод, намотанный изолирующей эмалью на трубку из непроводящего материала, такого как керамика, стекло или пластик. Катушка L1, хотя и не показана на схеме, намотана на катушку L2.

Конденсатор С2, как и все конденсаторы, состоит из двух металлических пластин. В катушках Тесла одна из пластин C2 обычно имеет форму сферического или тороидального купола и соединена последовательно с катушкой L2.

Другая плата C2 — это ближайшая среда, например металлический пьедестал, выполненный в виде сферы и соединенный с землей, чтобы замкнуть цепь с другим концом L2, также подключенным к земле.

Механизм действия

Когда катушка Тесла включена, источник высокого напряжения заряжает конденсатор C1. Когда он достигает достаточно высокого напряжения, происходит искровой скачок в переключателе S (разрядник или взрыватель), замыкая резонансный контур I.

Затем конденсатор C1 разряжается через катушку L1, создавая переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле также проходит через катушку L2 и индуцирует электродвижущую силу на катушке L2.

Поскольку L2 примерно на 100 витков длиннее L1, электрическое напряжение на L2 в 100 раз больше, чем на L1. А поскольку в L1 напряжение порядка 10 000 вольт, то в L2 оно будет 1 миллион вольт.

Магнитная энергия, накопленная в L2, передается в виде электрической энергии конденсатору C2, который при достижении максимального значения напряжения порядка миллиона вольт ионизирует воздух, производит искру и резко разряжается через землю. Разряд происходит от 100 до 150 раз в секунду.

Цепь LC1 называется резонансной, потому что накопленная в конденсаторе C1 энергия передается катушке L1 и наоборот; то есть возникает колебание.

То же самое происходит в резонансном контуре LC2, в котором магнитная энергия катушки L2 передается в виде электрической энергии конденсатору C2 и наоборот. Другими словами, в цепи попеременно генерируется двусторонний ток.

Собственная частота колебаний в LC-цепи равна

Резонанс и взаимная индукция

Когда энергия, подаваемая в LC-контуры, происходит с той же частотой, что и собственная частота колебаний контура, тогда передача энергии является оптимальной, обеспечивая максимальное усиление тока контура. Это общее для всех колебательных систем явление известно как резонанс.

Цепи LC1 и LC2 имеют магнитную связь, другое явление, называемое взаимной индукцией.

Для оптимальной передачи энергии от цепи LC1 к LC2 и наоборот, собственные частоты колебаний обеих цепей должны совпадать, а также должны совпадать с частотой источника высокого напряжения.

Это достигается регулировкой значений емкости и индуктивности в обеих цепях так, чтобы частоты колебаний совпадали с частотой источника:

Когда это происходит, мощность от источника эффективно передается в цепь LC1 и от LC1 к LC2. В каждом цикле колебаний электрическая и магнитная энергия, накопленная в каждом контуре, увеличивается.

Когда электрическое напряжение на C2 достаточно высокое, энергия высвобождается в виде молнии за счет разряда C2 на землю.

Катушка Тесла использует

Первоначальная идея Теслы в его экспериментах с этими катушками всегда заключалась в том, чтобы найти способ передавать электрическую энергию на большие расстояния без проводов.

Однако низкая эффективность этого метода из-за потерь энергии из-за рассеивания в окружающей среде вызвала необходимость поиска других средств передачи электроэнергии. Сегодня все еще используется проводка.

Плазменная лампа, которая помогла развить эксперимент Теслы.

Тем не менее, многие оригинальные идеи Николы Теслы все еще присутствуют в сегодняшних проводных системах передачи. Например, повышающие трансформаторы на электрических подстанциях для передачи по кабелям с меньшими потерями и понижающие трансформаторы для распределения в домах были разработаны Tesla.

Несмотря на то, что катушки Тесла не используются в больших масштабах, они продолжают использоваться в высоковольтной электротехнической промышленности для тестирования систем изоляции, опор и других электрических устройств, которые должны работать безопасно. Они также используются в различных шоу для генерации молний и искр, а также в некоторых физических экспериментах.

При проведении экспериментов с высоким напряжением с большими катушками Тесла важно соблюдать меры безопасности. Примером может служить использование клеток Фарадея для защиты наблюдателей и костюмов из металлической сетки для исполнителей, которые участвуют в шоу с этими барабанами.

Как сделать самодельную катушку Тесла?

Составные части

В этой миниатюрной версии катушки Тесла не будет использоваться источник переменного тока высокого напряжения. Напротив, источником питания будет батарея на 9 В, как показано на схеме на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема построения мини-катушки Тесла. Источник: самодельный.

Другое отличие от оригинальной версии Tesla — это использование транзистора. В нашем случае это будет 2222A, который представляет собой низкосигнальный NPN-транзистор, но с быстрым откликом или высокой частотой.

Схема также имеет переключатель S, 3-витковую первичную катушку L1 и вторичную катушку L2 минимум 275 витков, но она также может быть между 300 и 400 витками.

Первичная обмотка может быть построена с помощью обычного провода с пластиковой изоляцией, но для вторичной обмотки требуется тонкий провод, покрытый изоляционным лаком, который обычно используется в обмотках. Намотку можно производить на картонную или пластиковую трубку диаметром от 3 до 4 см.

Использование транзистора

Следует помнить, что во времена Николы Тесла транзисторов не было. В этом случае транзистор заменяет «искровой разрядник» или «взрыватель» исходной версии. Транзистор будет использоваться как затвор, разрешающий или запрещающий прохождение тока. Для этого транзистор поляризован следующим образом: коллектор c к положительному выводу, а эмиттер e к отрицательному выводу батареи.

Когда база b имеет положительную поляризацию, она позволяет прохождению тока от коллектора к эмиттеру, а в противном случае предотвращает это.

В нашей схеме база подключена к плюсу батареи, но вставлен резистор на 22 кОм, чтобы ограничить избыточный ток, который может сжечь транзистор.

На схеме также показан светодиодный диод, который может быть красным. Его функция будет объяснена позже.

На свободном конце вторичной катушки L2 помещается небольшой металлический шарик, который можно сделать, накрыв полистироловый шарик или шарик для пин-понга алюминиевой фольгой.

Эта сфера является пластиной конденсатора C, а другая пластина является окружающей средой. Это так называемая паразитарная способность.

Как работает миниатюрная катушка Тесла

Когда переключатель S замкнут, база транзистора смещена положительно, а верхний конец первичной обмотки также смещен положительно. Таким образом, внезапно появляется ток, который проходит через первичную катушку, продолжается через коллектор, покидает эмиттер и возвращается к батарее.

Этот ток увеличивается от нуля до максимального значения за очень короткое время, поэтому он вызывает электродвижущую силу во вторичной катушке. Это создает ток, который идет от нижней части катушки L2 к базе транзистора. Этот ток резко прекращает положительную поляризацию базы, так что ток через первичную обмотку прекращается.

В некоторых версиях светодиодный диод удален, и схема работает. Тем не менее, его размещение повышает эффективность уменьшения смещения базы транзистора.

Что происходит, когда ток циркулирует?

Во время цикла быстрого роста тока в первичной цепи во вторичной катушке индуцировалась электродвижущая сила. Поскольку соотношение витков первичной и вторичной обмоток составляет от 3 до 275, свободный конец катушки L2 имеет напряжение 825 В относительно земли.

Вследствие вышесказанного в сфере конденсатора C создается сильное электрическое поле, способное ионизировать газ при низком давлении в неоновой трубке или люминесцентной лампе, которая приближается к сфере C и ускоряет свободные электроны внутри трубки. как возбуждать атомы, производящие световое излучение.

Поскольку ток через катушку L1 и катушку L2 резко прекращается, разряжаясь через воздух, окружающий C, по направлению к земле, цикл возобновляется.

Важным моментом в схемах этого типа является то, что все происходит за очень короткое время, так что у вас есть высокочастотный генератор. В схемах этого типа свист или быстрые колебания, создаваемые транзистором, более важны, чем явление резонанса, описанное в предыдущем разделе и относящееся к исходной версии катушки Тесла.

Предлагаемые эксперименты с мини-катушками Тесла

Как только мини-катушка Тесла построена, можно экспериментировать с ней. Очевидно, что молнии и искры исходных версий производиться не будут.

Однако с помощью люминесцентной лампы или неоновой трубки мы можем наблюдать, как комбинированный эффект интенсивного электрического поля, генерируемого в конденсаторе на конце катушки, и высокой частоты колебаний этого поля, заставляют лампу загораются при приближении к конденсатору сферы.

Сильное электрическое поле ионизирует газ низкого давления внутри трубки, оставляя в нем свободные электроны. Таким образом, высокая частота цепи заставляет свободные электроны внутри люминесцентной лампы ускорять и возбуждать флуоресцентный порошок, прилипший к внутренней стенке трубки, заставляя его излучать свет.

Вы также можете поднести светящийся светодиод ближе к сфере C, наблюдая, как он загорается, даже если выводы светодиода не подключены.

Трансформатор Николы Тесла

Тесла-трансформатор представляет собой высоковольтный резонансный прибор, работающий на высокой частоте. Конструкция агрегата относительно простая. Подобные приборы демонстрируют разряды электричества, красиво смотрящиеся в темноте. Трансформаторы типа Тесла испускают настоящие молнии. Поэтому его использование сводится к декоративным функциям. Особенности чудо-прибора интересно узнать каждому.

Трансформатор Тесла в работе

История изобретения

Резонансный трансформатор Тесла появился в результате многолетней работы ученого и экспериментатора Н. Тесла. Он стремился найти способ передавать электричество на большие расстояния без проводов. В 1891 году изобретатель продемонстрировал наглядные эксперименты, проводимые в этом направлении.

Практическое применение его трудов (по мнению самого ученого) заключалось в обеспечении светом любого здания, частного дома и прочих объектов посредством тока высокого напряжения и частоты. Ученый раскрывал особенности получения, применения подобных токов, применения их для электроснабжения.

Постепенно ученый начал задумываться об использовании открытого способа для передачи электричества на большие расстояния. На разработку теории исследователь потратил несколько лет. Ученый проводил множество экспериментов, совершал каждый элемент схемы. Экспериментатор трудился над созданием прерывателей, контроллеров цепей, стойких конденсаторов высокого вольтажа. Замысел исследователь в жизнь так и не воплотил в том масштабе, в каком было изначально задумано.

Однако каждый его патент, статья, лекция были сохранены. Их можно сегодня перечитать, обдумать. Например, патент № 649621 и №787412 представлен в интернете. Документы размещены в открытом доступе для широкой общественности. Видео работы агрегата в действии легко отыскать в сети.

Основной принцип, открытый великим изобретателем, ныне применяется для изготовления люминесцентных осветителей.

Схема и основные компоненты

Чтобы понять, как работает трансформатор Тесла, необходимо рассмотреть его устройство. В схему входит две обмотки – вторичная и первичная. Контуры выполнены из медной проволоки толщиной 0,1-0,2 мм².

К первичной обмотке подводится переменный ток. Это позволяет получить магнитное поле, передающее электричество от первой ко второй катушке. В этот момент вторичная обмотка будет производить контур колебательного типа. Обмотка будет накапливать получаемое электричество. Некоторое время нагрузка будет здесь храниться как определенное напряжение.

Схема резонансного трансформатора Тесла может иметь разное строение катушек. Контуры обладают схожими чертами. Тороидальные разновидности катушек Тесла представлены на фото.

Схема тороидальной катушки Тесла

Трансформатор конструкции Николы Тесла содержит в составе тороид. Элемент выполняет три основные функции:

  1. Способствует накоплению электричества перед тем, как будет получен стример. Большие габариты позволяют тороиду вместить значительное количество энергии. В устройстве часто применяется прерыватель.
  2. Уменьшает резонансную частоту.
  3. Образует электростатическое поле, отталкивающее стример. В некоторых типах конструкций эту функцию выполняет вторичная катушка.

Для подобных устройств важно выдерживать правильное соотношение между диаметром и длиной вторичной катушки. Пропорция должна составлять 1:4. Защитное кольцо схемы препятствует выходу электроники из строя. Деталь выглядит как специальное кольцо, изготовленное из меди.

Для правильной работы трансформатора Тесла защитное кольцо должно заземляться. Стримеры замыкают ток, ударяясь в землю. Если контур надежен, молнии ударяют непосредственно в агрегат.

В первичной обмотке определяется небольшое сопротивление. Это обеспечивает на практике надежную передачу электроэнергии. Точка подключения характеризуется высокой подвижностью. Это позволяет менять резонансную частоту. Понимая соотношение представленных элементов, удастся вникнуть в принцип работы трансформатора Тесла.

Принцип работы

Емкостной трансформатор Тесла характеризуется определенным принципом работы. Он заряжает конденсатор при помощи дросселя. Чем меньше уровень индуктивности, тем быстрее будет происходить зарядка. Спустя некоторое время его показатели напряжения значительно увеличиваются. В разряднике появится дуга. Она станет хорошим проводником.

Емкостным аппаратам требуется обеспечивать заряд аккумулятора от аккумулятора высокого напряжения. Обычные батарейки для этого не подходят. Питание первичной цепи выполняется различными способами. Это может быть статический искровой промежуток с подключением к высоковольтному прибору от микроволнового нагревателя. Также для этих целей применяются схемы из транзисторов на программируемых контроллерах.

Работающий аппарат при сочетании катушки и конденсатора характеризуется хорошим контуром. За счет образовавшейся нагрузки возникают колебания. В этот момент в конденсаторе и катушке произойдет энергообмен. Ее первая часть исчезнет в виде тепловых лучей. Вторая часть электричества проявится в разряднике. Индуктивность будет способствовать образованию еще одного контура. Частота всех компонентов должна быть одинаковой.

Первый контур передает свою нагрузку. Амплитуда колебаний будет равняться нулю. Обменом энергии этот процесс не заканчивается. После исчезновения дуги остаточная энергия может быть заперта. Весь процесс может повторяться. При сильной связи скорость обмена энергией будет высокой.

Некоторые поклонники творческих идей великого изобретателя утверждают, что КПД емкостного трансформатора Тесла составляет более 100%. Однако это не так. Коэффициент полезного действия, которым характеризуется данное устройство, подчиняется законам сохранения энергии. Поэтому такое утверждение не имеет под собой никаких оснований.

Применение

Помимо декоративного применения представленного устройства существует и практическая польза от его эксплуатации. Коронный разряд заряжает воздух озоном. Это освежает атмосферу в помещении. При этом не стоит допускать длительное воздействие прибора. Большое содержание озона приводит к плохому самочувствию.

Также применение представленного устройства позволяет реанимировать работу вышедшей из строя люминесцентной лампы. Если приблизить прибор к осветительному прибору, последний снова будет функционировать. Однако не стоит подносить близко к излучателю мобильные устройства. Это может вывести гаджет из строя.

Это уникальное, до конца не изведанное изобретение. Его применение должно выполняться с осторожностью. Простота конструкции позволяет собрать прибор самостоятельно.

Катушка тесла

Трансформа́тор Те́сла — единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. «Трансформатор Тесла» также известен под названием «катушка Теслы» (англ. Tesla coil ). В России часто используют следующие сокращения: ТС (от Tesla coil), КТ (катушка Тесла), просто тесла и даже ласкательно — катька. Прибор был заявлен патентом № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Содержание

Описание конструкции

В элементарной форме трансформатор Теслы состоит из двух катушек, первичной и вторичной, и обвязки, состоящей из разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка построена из 5—30 (для VTTC — катушки Теслы на лампе — число витков может достигать 60) витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от многих других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. У данного трансформатора также практически отсутствует магнитный гистерезис, явления задержки изменения магнитной индукции относительно изменения тока и другие недостатки, вносимые присутствием в поле трансформатора ферромагнетика.

Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток). Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый; выполненный обычно из массивных электродов (иногда с радиаторами), что сделано для большей износостойкости при протекании больших токов через электрическую дугу между ними.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Геометрия и взаимное положение частей трансформатора Теслы сильно влияет на его работоспособность, что аналогично проблематике проектирования любых высоковольтных и высокочастотных устройств.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения, защищённым дросселями и построенным обычно на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Так как часть электрической энергии, накопленной в конденсаторе, уйдёт на генерацию высокочастотных колебаний, то ёмкость и максимальное напряжение на конденсаторе пытаются максимизировать. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Типовое максимальное напряжение заряда конденсатора — 2-20 киловольт. Знак напряжения для заряда обычно не важен, так как в высокочастотных колебательных контурах электролитические конденсаторы не применяются. Более того, во многих конструкциях знак заряда меняется с частотой бытовой сети электроснабжения (50 или 60 Гц).

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда. Практически, цепь колебательного контура первичной катушки остаётся замкнутой через разрядник, до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высоковольтного высокочастотного напряжения!

Модификации

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника. Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap , можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

В качестве генератора ВЧ напряжения, в современных трансформаторах Теслы используют ламповые (VTTC — Vacuum Tube Tesla Coil) и транзисторные (SSTC — Solid State Tesla Coil, DRSSTC — Dual Resonance SSTC) генераторы. Это даёт возможность уменьшить габариты установки, повысить управляемость, снизить уровень шума и избавиться от искрового промежутка. Также существует разновидность трансформаторов Теслы, питаемая постоянным током. В аббревиатурах названий таких катушек присутствуют буквы DC, например DCDRSSTC. В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Многие разработчики в качестве прерывателя (разрядника) используют управляемые электронные компоненты, такие как транзисторы, модули на MOSFET транзисторах, электронные лампы, тиристоры.

Использование трансформатора Теслы

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи не причиняют вреда внутренним органам (см. Скин-эффект), оказывая при этом тонизирующее и оздоравливающее влияние. [1] Последние исследования механизма воздействия мощных ВЧ токов на живой организм показали негативность их влияния. [2]

В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

  1. Однако необходимо знать, какие напряжения и диапазоны частот безвредны для организма
  2. Появление злокачественных опухолей (рака)

Трансформатор Теслы используется военными для быстрого уничтожения всей электроники в здании,танке,корабле.Создается на доли секунды мощный электромагнитный импульс в радиусе нескольких десятков метров.В результате перегорают все микросхемы и транзисторы,полупроводниковая электроника.Данное устройство работает совершенно бесшумно.В прессе появилось сообщение, что частота тока при этом достигает 1 Терагерц.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

    (от англ.Streamer ) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
  1. Спарк (от англ.Spark ) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место быть особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд. — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности. — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что разные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет обычный окрас спарка на оранжевый, а бром — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Неизвестные эффекты трансформатора Теслы

На крупных купюрах сербских динаров с портретом Теслы на реверсе изображён трансформатор Теслы. 1992 и 1993

Многие люди считают, что катушки Теслы — это особенные артефакты с исключительными свойствами. Существует мнение, что трансформатор Теслы может быть генератором свободной энергии и является вечным двигателем, исходя из того, что сам Тесла считал, что его генератор берёт энергию из эфира (особой невидимой материи в которой распространяются электромагнитные волны) через искровой промежуток. Иногда можно услышать, что с помощью «Катушки Теслы» можно создать антигравитацию и эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов. Данные свойства пока никак не проверены и не подтверждены наукой. Однако, сам Тесла говорил о том, что такие способности скоро будут доступны человечеству с помощью его изобретений. Но впоследствии посчитал, что люди не готовы к этому.

Также очень распространён тезис о том, что разряды, испускаемые трансформаторами Теслы, полностью безопасны, и их можно трогать руками. Это не совсем так. В медицине также используют «катушки Теслы» для оздоровления кожи. Это лечение имеет положительные плоды и благотворно действует на кожу, но конструкция медицинских трансформаторов сильно разнится с конструкцией обычных. Лечебные генераторы отличает очень высокая частота выходного тока, при которой толщина скин-слоя (см. Скин-эффект) безопасно мала, и крайне малая мощность. А толщина скин-слоя для среднестатистической катушки Теслы составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи, нарушить естественные химические процессы. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания, злокачественные опухоли и другие негативные последствия. Кроме того, надо отметить, что нахождение в ВЧ ВВ поле катушки (даже без непосредственного контакта с током) может негативно влиять на здоровье. Важно отметить, что нервная система человека не воспринимает высокочастотный ток и боль не чувствуется, но тем не менее это может положить начало губительным для человека процессам. Также существует опасность отравления газами, образующимися во время работы трансформатора в закрытом помещении без притока свежего воздуха. Плюс ко всему, можно обжечься, так как температуры разряда обычно достаточно для небольшого ожога (а иногда и для большого), и если человек всё же захочет «поймать» разряд, то это следует делать через какой-нибудь проводник (например, металлический прут). В этом случае непосредственного контакта горячего разряда с кожей не будет, и ток сначала потечет через проводник и только потом через тело.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В игре Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом, которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Еще в игре присутствуют танки и пехотинцы, использующие эту технологию. Tesla coil (в одном из переводов — башня Тесла) является в игре исключительно точным, мощным и дальнобойным оружием, однако потребляет относительно высокое количество энергии. Для увеличения мощности и дальности поражения можно «заряжать» башни. Для этого отдайте приказ Воину Тесла (это пехотинец) подойти и постоять рядом с башней. Когда воин дойдет до места, он начнет зарядку башни. При этом анимация будет как при атаке, но молнии из его рук будут желтого цвета.

В игре Return to Castle Wolfenstein есть оружие, именуемое «Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «Установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в Half-Life 2). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *