کاری که یک سیم پیچ تسلا می تواند انجام دهد. کویل تسلا

1

Kochneva L.S. (پرم، MBOU "Gymnasium No. 17")

1. پیشتالو وی نیکولا تسلا. پرتره در میان ماسک ها. - M: ABC-classics، 2010.

2. Rzhonsnitsky B.N. نیکولا تسلا. زندگی انسانهای شگفت انگیز سری بیوگرافی. شماره 12. - م: گارد جوان، 1959.

3. Feigin O. Nikola Tesla: The Legacy of the Great Inventor. - M.: غیرداستانی آلپینا، 2012.

4. تسلا و اختراعات او. http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-19-20.

5. Tsverava G. K. Nikola Tesla، 1856-1943. - لنینگراد علم. 1974.

6. ویکی پدیا https://ru.wikipedia.org/wiki/?%D0?%A2?%D0?%B5?%D1?%81?%D0?%BB?%D0?%B0,_?%D0 ?%9D?%D0?%B8?%D0?%BA?%D0?%BE?%D0?%BB?%D0?%B0.

7. نیکولا تسلا: بیوگرافی http://www.people.su/107683.

آه چقدر اکتشافات شگفت انگیز داریم

روح روشنگری را آماده کنید

و تجربه، پسر اشتباهات سخت،

و نابغه، دوست پارادوکس ها،

و شانس، خدای مخترع...

مانند. پوشکین

مرتبط بودن موضوع

فیزیک تجربی در توسعه علم اهمیت زیادی دارد. یک بار دیدن بهتر از صد بار شنیدن است. هیچ کس استدلال نخواهد کرد که آزمایش انگیزه ای قدرتمند برای درک ماهیت پدیده ها در طبیعت است.

امروزه بحث انتقال انرژی از راه دور، به ویژه انتقال انرژی به صورت بی سیم، موضوعی فوری است. در اینجا می توانید ایده های دانشمند بزرگ نیکولا تسلا را به یاد بیاورید که در دهه 1900 با این مسائل سروکار داشت و با ساخت ترانسفورماتور رزونانس معروف خود - سیم پیچ تسلا به موفقیت چشمگیری دست یافت. بنابراین تصمیم گرفتم با تلاش برای تکرار این آزمایشات، این موضوع را به تنهایی کشف کنم.

اهداف کار پژوهشی

سیم پیچ های تسلا را با استفاده از فناوری ترانزیستور (Class-E SSTC) و فناوری لوله (VTTC) مونتاژ کنید.

شکل گیری انواع ترشحات را مشاهده کنید و دریابید که چقدر خطرناک هستند.

انتقال انرژی به صورت بی سیم با استفاده از سیم پیچ تسلا

خواص میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط یک سیم پیچ تسلا را مطالعه کنید

کاربردهای عملی سیم پیچ تسلا را بررسی کنید

موضوع مطالعه

دو سیم پیچ تسلا که با استفاده از فن آوری های مختلف، میدان ها و تخلیه های تولید شده توسط این سیم پیچ ها مونتاژ شده اند.

روش های پژوهش:

تجربی: مشاهده تخلیه های الکتریکی با فرکانس بالا، تحقیق، آزمایش.

نظری: طراحی یک سیم پیچ تسلا، تجزیه و تحلیل ادبیات و مدارهای الکتریکی ممکن برای مونتاژ سیم پیچ.

مراحل تحقیق

بخش تئوری. مطالعه ادبیات مسئله تحقیق.

بخش عملی ساخت ترانسفورماتورهای تسلا و انجام آزمایشات با تجهیزات ساخته شده.

بخش تئوری

اختراعات نیکولا تسلا

نیکولا تسلا مخترع در زمینه مهندسی برق و رادیو، مهندس و فیزیکدان است. او در اتریش-مجارستان متولد و بزرگ شد و در سال‌های بعد عمدتاً در فرانسه و ایالات متحده آمریکا کار کرد.

او همچنین به عنوان حامی وجود اتر شناخته می شود: آزمایش های متعدد او شناخته شده است که هدف از آنها نشان دادن حضور اتر به عنوان شکل خاصی از ماده است که می تواند در فناوری استفاده شود. واحد اندازه گیری چگالی شار مغناطیسی به نام N. Tesla نامگذاری شده است. زندگی نامه نویسان معاصر تسلا را "مردی که قرن بیستم را اختراع کرد" و "قدیس حامی" برق مدرن می دانستند. کارهای اولیه تسلا راه را برای مهندسی برق مدرن هموار کرد و اکتشافات اولیه او نوآورانه بود.

در فوریه 1882، تسلا چگونگی استفاده از پدیده ای را که بعداً به عنوان میدان مغناطیسی دوار در موتور الکتریکی شناخته شد، کشف کرد. تسلا در اوقات فراغت خود روی ساخت مدلی از موتور الکتریکی ناهمزمان کار می کرد و در سال 1883 عملکرد موتور را در تالار شهر استراسبورگ به نمایش گذاشت.

در سال 1885، نیکولا 24 نوع از ماشین ادیسون را معرفی کرد، یک کموتاتور و تنظیم کننده جدید، که به طور قابل توجهی عملکرد را بهبود بخشید.

در سال های 1888-1895، تسلا در آزمایشگاه خود مشغول تحقیق در زمینه میدان های مغناطیسی و فرکانس های بالا بود. این سال ها پربارترین سال ها بود؛ در آن زمان بود که او بیشتر اختراعات خود را به ثبت رساند.

در پایان سال 1896، تسلا به انتقال سیگنال رادیویی در فاصله 48 کیلومتری دست یافت.

تسلا یک آزمایشگاه کوچک در کلرادو اسپرینگز راه اندازی کرد. تسلا برای مطالعه طوفان‌های تندری، دستگاه خاصی طراحی کرد که یک ترانسفورماتور بود که یک سر سیم‌پیچ اولیه آن به زمین متصل بود و سر دیگر آن به یک توپ فلزی روی میله‌ای که به سمت بالا کشیده می‌شد وصل می‌شد. یک دستگاه خود تنظیم حساس متصل به یک دستگاه ضبط به سیم پیچ ثانویه متصل شد. این دستگاه به نیکولا تسلا اجازه داد تا تغییرات پتانسیل زمین از جمله تأثیر امواج الکترومغناطیسی ایستاده ناشی از تخلیه رعد و برق در جو زمین را بررسی کند. مشاهدات باعث شد که مخترع در مورد امکان انتقال برق به صورت بی سیم در فواصل طولانی فکر کند.

آزمایش بعدی تسلا با هدف بررسی امکان ایجاد مستقل موج الکترومغناطیسی ایستاده بود. پیچ های سیم پیچ اولیه روی پایه عظیم ترانسفورماتور پیچیدند. سیم پیچ ثانویه به یک دکل 60 متری متصل می شد و با یک توپ مسی به قطر یک متر ختم می شد. هنگامی که یک ولتاژ متناوب چند هزار ولتی از سیم پیچ اولیه عبور می کرد، جریانی با ولتاژ چند میلیون ولت و فرکانس تا 150 هزار هرتز در سیم پیچ ثانویه به وجود آمد.

در طول آزمایش، تخلیه‌های رعد و برق‌مانندی که از یک توپ فلزی منتشر می‌شد، ثبت شد. طول برخی از تخلیه‌ها به 4.5 متر رسید و رعد و برق در فاصله 24 کیلومتری شنیده شد.

بر اساس این آزمایش، تسلا به این نتیجه رسید که این دستگاه به او اجازه تولید امواج ایستاده را می‌دهد که به صورت کروی از فرستنده منتشر می‌شوند و سپس با شدت فزاینده در نقطه‌ای کاملاً مخالف روی کره زمین، جایی در نزدیکی جزایر آمستردام و سنت‌پل در اقیانوس هند.

در سال 1917، تسلا اصل عملکرد دستگاهی را برای تشخیص رادیویی زیردریایی ها پیشنهاد کرد.

یکی از معروف ترین اختراعات او ترانسفورماتور (کویل) تسلا است.

ترانسفورماتور تسلا که با نام سیم پیچ تسلا نیز شناخته می شود، وسیله ای است که توسط نیکولا تسلا اختراع شده و نام او را یدک می کشد. این یک ترانسفورماتور رزونانسی است که ولتاژ و فرکانس بالا تولید می کند. این دستگاه در 22 سپتامبر 1896 به عنوان "دستگاه تولید جریان های الکتریکی با فرکانس و پتانسیل بالا" ثبت اختراع شد.

ساده ترین ترانسفورماتور تسلا از دو سیم پیچ - اولیه و ثانویه، و همچنین یک شکاف جرقه، خازن، یک توری و یک ترمینال تشکیل شده است.

سیم پیچ اولیه معمولاً شامل چندین دور سیم با قطر بزرگ یا لوله مسی است و سیم پیچ ثانویه معمولاً حاوی حدود 1000 دور سیم با قطر کوچکتر است. سیم پیچ اولیه، همراه با خازن، یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد که شامل یک عنصر غیر خطی - شکاف جرقه است.

سیم پیچ ثانویه همچنین یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد که در آن نقش خازن عمدتاً توسط ظرفیت حلقوی و ظرفیت وقفه ای خود سیم پیچ بازی می شود. سیم پیچ ثانویه اغلب با لایه ای از رزین اپوکسی یا لاک پوشانده می شود تا از خرابی الکتریکی جلوگیری شود.

بنابراین، ترانسفورماتور تسلا از دو مدار نوسانی متصل تشکیل شده است که ویژگی های قابل توجه آن را تعیین می کند و تفاوت اصلی آن با ترانسفورماتورهای معمولی است.

پس از رسیدن ولتاژ شکست بین الکترودهای برقگیر، یک شکست الکتریکی بهمن مانند گاز در آن رخ می دهد. خازن از طریق یک شکاف جرقه بر روی سیم پیچ تخلیه می شود. بنابراین مدار مدار نوسانی متشکل از یک سیم پیچ اولیه و یک خازن از طریق شکاف جرقه بسته می ماند و نوسانات با فرکانس بالا در آن ایجاد می شود. نوسانات تشدید در مدار ثانویه رخ می دهد که منجر به ظهور ولتاژ بالا در ترمینال می شود.

در همه انواع ترانسفورماتورهای تسلا، عنصر اصلی ترانسفورماتور - مدارهای اولیه و ثانویه - بدون تغییر باقی می ماند. با این حال، یکی از قطعات آن، ژنراتور نوسان فرکانس بالا، می تواند طراحی متفاوتی داشته باشد.

بخش عملی

سیم پیچ تسلا (Class-E SSTC)

یک ترانسفورماتور رزونانس از دو سیم پیچ تشکیل شده است که هسته آهنی مشترکی ندارند - این برای ایجاد یک ضریب جفت کم ضروری است. سیم پیچ اولیه شامل چندین دور سیم ضخیم است. از 500 تا 1500 دور روی سیم پیچ ثانویه پیچیده می شود. با توجه به این طراحی، سیم پیچ تسلا دارای نسبت تبدیلی است که 10-50 برابر بیشتر از نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به تعداد چرخش های اولیه است. در این صورت شرط وقوع تشدید بین مدارهای نوسانی اولیه و ثانویه باید رعایت شود. ولتاژ خروجی چنین ترانسفورماتور می تواند از چند میلیون ولت تجاوز کند. این شرایط است که وقوع تخلیه های دیدنی را تضمین می کند که طول آن می تواند به طور همزمان به چندین متر برسد. در اینترنت می توانید گزینه های مختلفی برای تولید منابع فرکانس بالا و ولتاژ پیدا کنید. من یکی از طرح ها را انتخاب کردم.

من نصب را خودم بر اساس نمودار بالا مونتاژ کردم (شکل 1). یک سیم پیچ بر روی یک قاب از یک لوله پلاستیکی (لوله کشی) به قطر 80 میلی متر. سیم پیچ اولیه فقط شامل 7 چرخش است، یک سیم با قطر 1 میلی متر، سیم مسی تک هسته ای MGTF استفاده شد. سیم پیچ ثانویه شامل حدود 1000 دور سیم سیم پیچ با قطر 0.15 میلی متر است. سیم پیچ ثانویه به طور مرتب پیچیده شده است، به نوبه خود بچرخید. نتیجه دستگاهی است که ولتاژ بالا را در فرکانس بالا تولید می کند (شکل 2).

کویل تسلا بزرگ (VTTC)

این سیم پیچ بر اساس پنتود ژنراتور gu-81m با استفاده از مدار خود نوسانگر مونتاژ می شود. با خود تحریکی جریان شبکه لامپ.

همانطور که از نمودار مشاهده می شود (شکل 3)، لامپ به عنوان یک تریود متصل است، یعنی. همه شبکه ها به هم متصل هستند. خازن C1 و دیود VD1 یک دوبلور نیم موج را تشکیل می دهند. برای تنظیم حالت عملکرد لامپ به مقاومت R1 و خازن C3 نیاز است. سیم پیچ L2 برای تحریک جریان شبکه مورد نیاز است. مدار نوسانی اولیه از خازن C2 و سیم پیچ L1 تشکیل شده است. مدار نوسانی ثانویه توسط سیم پیچ L3 و ظرفیت interturn خودش تشکیل می شود. سیم پیچ اولیه در یک قاب با قطر 16 سانتی متر شامل 40 دور با شیرهای 30، 32، 34، 36 و 38 دور برای تنظیم رزونانس است. سیم پیچ ثانویه شامل حدود 900 چرخش در یک قاب با قطر 11 سانتی متر است. در بالای سیم پیچ ثانویه یک حلقه وجود دارد - برای تجمع بارهای الکتریکی لازم است.

هر دوی این تاسیسات (شکل 2 و شکل 3) برای نشان دادن جریان های با فرکانس بالا و ولتاژ بالا و نحوه ایجاد آنها در نظر گرفته شده است. همچنین می توان از سیم پیچ ها برای انتقال بی سیم جریان الکتریکی استفاده کرد. در طول کار، عملکرد و قابلیت های کویل های تسلا را که ساخته ام نشان خواهم داد.

آزمایشات تجربی با استفاده از سیم پیچ تسلا

شما می توانید تعدادی آزمایش جالب با یک سیم پیچ تسلا تمام شده انجام دهید، اما باید قوانین ایمنی را رعایت کنید. برای انجام آزمایش ها باید سیم کشی بسیار قابل اعتمادی وجود داشته باشد، هیچ جسمی در نزدیکی سیم پیچ وجود نداشته باشد و در مواقع اضطراری بتوان برق تجهیزات را قطع کرد.

سیم پیچ تسلا در حین کار، جلوه های زیبایی در ارتباط با تشکیل انواع مختلف تخلیه گاز ایجاد می کند. معمولا مردم این قرقره ها را جمع می کنند تا به این پدیده های چشمگیر و زیبا نگاه کنند.

یک سیم پیچ تسلا می تواند چندین نوع تخلیه ایجاد کند:

جرقه ها تخلیه جرقه ای بین یک سیم پیچ و جسمی هستند که به دلیل انبساط شدید کانال گاز، مانند رعد و برق طبیعی، در مقیاس کوچکتر، یک انفجار مشخص ایجاد می کند.

استریمرها کانال های نازک و نازک درخشانی هستند که دارای اتم های گاز یونیزه شده و الکترون های آزاد جدا شده از آنها هستند. از ترمینال سیم پیچ مستقیماً بدون رفتن به زمین به هوا جریان می یابد. استریمر یونیزاسیون قابل مشاهده هوا است. آن ها درخشش یون ها که ولتاژ بالای ترانسفورماتور را تشکیل می دهد.

تخلیه کرونا درخشش یون های هوا در یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا است. درخشش مایل به آبی زیبایی را در اطراف قسمت های با ولتاژ بالا یک سازه با انحنای سطح قوی ایجاد می کند.

تخلیه قوس - زمانی تشکیل می شود که قدرت ترانسفورماتور کافی باشد، اگر یک جسم زمین شده به ترمینال آن نزدیک شود. یک قوس بین آن و ترمینال روشن می شود.

برخی از مواد شیمیایی اعمال شده در ترمینال تخلیه می توانند رنگ تخلیه را تغییر دهند. به عنوان مثال، سدیم رنگ مایل به آبی ترشحات را به نارنجی، بور به سبز، منگنز به آبی و لیتیوم به زرشکی تغییر می دهد.

با استفاده از این سیم پیچ ها می توانید تعدادی آزمایش بسیار جالب، زیبا و دیدنی انجام دهید. بنابراین، بیایید شروع کنیم:

آزمایش 1: نمایش تخلیه گاز. استریمر، جرقه، تخلیه قوس

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، سیم مسی ضخیم.

برنج. 4 شکل 5

هنگامی که سیم پیچ روشن می شود، یک تخلیه از ترمینال شروع می شود که طول آن 5-7 میلی متر است.

آزمایش 2: نمایش تخلیه در یک لامپ فلورسنت

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، لامپ فلورسنت (لامپ فلورسنت).

یک درخشش در یک لامپ فلورسنت در فاصله تا 1 متر از نصب مشاهده می شود.

آزمایش 3: آزمایش کاغذ

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، کاغذ.

هنگامی که کاغذ تخلیه می شود، استریمر به سرعت سطح آن را می پوشاند و پس از چند ثانیه کاغذ روشن می شود.

آزمایش 4: "درخت" ساخته شده از پلاسما

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، سیم رشته نازک.

سیم ها را از سیمی که قبلاً از عایق جدا شده است منشعب می کنیم و آن را به ترمینال می پیچیم ، در نتیجه یک "درخت" پلاسما به دست می آوریم.

آزمایش 5: نمایش تخلیه گاز روی یک سیم پیچ بزرگ تسلا. استریمر، جرقه، تخلیه قوس

هنگامی که سیم پیچ روشن می شود، تخلیه ای از ترمینال شروع به بیرون آمدن می کند که طول آن 45-50 سانتی متر است؛ هنگامی که یک جسم به حلقۀ پیچ وارد می شود، یک قوس روشن می شود.

آزمایش 6: ضربه به بازو

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، دست.

هنگامی که دست خود را به سمت استریمر می آورید، ترشحات بدون ایجاد درد شروع به برخورد با دست شما می کنند

آزمایش 7: نمایش تخلیه گاز از یک جسم واقع در میدان سیم پیچ تسلا.

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، سیم مسی ضخیم.

هنگامی که یک سیم مسی به میدان سیم پیچ تسلا وارد می شود (با ترمینال خارج شده)، تخلیه ای از سیم به سمت حلقوی ظاهر می شود.

آزمایش 8: نمایش تخلیه در یک توپ پر از گاز کمیاب در میدان سیم پیچ تسلا

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، یک توپ پر از گاز کمیاب.

هنگامی که یک توپ به میدان سیم پیچ تسلا وارد می شود، تخلیه داخل توپ روشن می شود.

آزمایش 9: نمایش تخلیه در لامپ های نئون و فلورسنت.

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، نئون و لامپ های فلورسنت.

هنگامی که یک لامپ به میدان سیم پیچ تسلا وارد می شود، تخلیه ای در داخل لامپ های نئون و فلورسنت تا فاصله 1.5 متری روشن می شود.

تجربه 10: ترشحات از دست.

تجهیزات: کویل تسلا بزرگ، دست با نوک انگشتان فویل.

هنگامی که دست خود را وارد میدان سیم پیچ تسلا می کنید (در حالی که ترمینال آن برداشته شده است)، ترشحی از نوک انگشتان به سمت حلقوی ظاهر می شود.

نتیجه

تمام اهداف تعیین شده محقق شده است. من 2 سیم پیچ ساختم و از آنها برای اثبات فرضیه های زیر استفاده کردم:

یک سیم پیچ تسلا می تواند تخلیه های الکتریکی واقعی از انواع مختلف ایجاد کند.

تخلیه های ایجاد شده توسط یک سیم پیچ تسلا برای انسان بی خطر است و نمی تواند از طریق شوک الکتریکی به آنها آسیب برساند. حتی می توانید سیم پیچ خروجی ولتاژ بالا را با یک تکه فلز یا دست خود لمس کنید. چرا وقتی کسی با یک منبع ولتاژ فرکانس بالا 1000000 ولت برخورد می کند هیچ اتفاقی برای او نمی افتد؟ زیرا هنگامی که یک جریان با فرکانس بالا جریان می یابد، به اصطلاح اثر پوستی مشاهده می شود، یعنی. بارها فقط در امتداد لبه های هادی جریان می یابند، بدون اینکه هسته را لمس کنند.

جریان از طریق پوست می گذرد و با اندام های داخلی تماس نمی گیرد. به همین دلیل است که دست زدن به این صاعقه ها بی خطر است.

سیم پیچ تسلا می تواند با ایجاد میدان الکترومغناطیسی انرژی را به صورت بی سیم انتقال دهد.

انرژی این میدان می تواند به هر جسمی در این میدان از گازهای کمیاب گرفته تا انسان منتقل شود.

کاربرد مدرن ایده های نیکولا تسلا

جریان متناوب روش اصلی انتقال برق در فواصل طولانی است.

ژنراتورهای الکتریکی عناصر اصلی در تولید برق در نیروگاه‌های نوع توربین (نیروگاه‌های برق آبی، نیروگاه‌های هسته‌ای، نیروگاه‌های حرارتی) هستند.

موتورهای الکتریکی AC که اولین بار توسط نیکولا تسلا ساخته شد، در تمام ماشین‌های مدرن، قطارهای الکتریکی، ماشین‌های برقی، تراموا و واگن برقی استفاده می‌شوند.

روباتیک با رادیو کنترل نه تنها در اسباب‌بازی‌های کودکان و تلویزیون‌های بی‌سیم و دستگاه‌های کامپیوتری (پانل‌های کنترل)، بلکه در حوزه نظامی، در حوزه غیرنظامی، در مسائل نظامی، غیرنظامی و داخلی و همچنین امنیت خارجی گسترش یافته است. کشورها و غیره

شارژرهای بی سیم در حال حاضر برای شارژ تلفن همراه استفاده می شود.

جریان متناوب، که توسط تسلا پیشگام شد، راه اصلی برای انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی است.

برای اهداف سرگرمی و نمایش استفاده کنید.

در فیلم ها، قسمت ها بر اساس نمایش ترانسفورماتور تسلا، در بازی های رایانه ای است.

در آغاز قرن بیستم، ترانسفورماتور تسلا در پزشکی نیز کاربرد رایجی پیدا کرد. بیماران با جریان های ضعیف با فرکانس بالا تحت درمان قرار گرفتند، که از طریق لایه نازکی از سطح پوست جریان می یابد، آسیبی به اندام های داخلی وارد نمی کند، در حالی که یک اثر "تونیک" و "شفابخش" ارائه می دهد.

برای احتراق لامپ های تخلیه گاز و تشخیص نشتی در سیستم های خلاء استفاده می شود.

این یک باور اشتباه است که کویل های تسلا کاربرد عملی گسترده ای ندارند. کاربرد اصلی آنها در حوزه سرگرمی و رسانه ای سرگرمی و نمایش است. در عین حال خود کویل ها یا دستگاه هایی که از اصول عملکرد کویل ها استفاده می کنند در زندگی ما کاملاً متداول هستند که نمونه های فوق نشان می دهد.

پیوند کتابشناختی

کوشکین A.A. کویل تسلا و تحقیق در مورد قابلیت های آن // بولتن علمی مدرسه بین المللی. – 2018. – شماره 1. – ص 125-133;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=530 (تاریخ دسترسی: 01/30/2020).

سلام. امروز در مورد سیم پیچ تسلا (ترانسفورماتور) مینیاتوری صحبت خواهم کرد.
فوراً می گویم که اسباب بازی بسیار جالب است. من خودم برنامه هایی برای مونتاژ آن داشتم، اما معلوم شد که این موضوع قبلاً در جریان است.
این بررسی شامل آزمایش، آزمایش‌های مختلف و همچنین بهبودهای جزئی است.
پس لطفا...

در باره نیکولا تسلانظرات مختلفی وجود دارد. برای برخی، او تقریباً خدای الکتریسیته، فاتح انرژی آزاد و مخترع حرکت دائمی است. برخی دیگر او را رمزآلود بزرگ، توهم پرداز ماهر و عاشق احساسات می دانند. هر دو موضع را می توان زیر سوال برد، اما سهم عظیم تسلا در علم را نمی توان انکار کرد. از این گذشته ، او چنین چیزهایی را اختراع کرد که بدون آنها تصور وجود فعلی ما غیرممکن است ، به عنوان مثال: جریان متناوب، دینام، موتور آسنکرون، رادیو(بله، این N. Tesla بود که اولین بار رادیو را اختراع کرد، نه پوپوف و مارکونی)، کنترل از راه دورو غیره.
یکی از اختراعات او ترانسفورماتور رزونانسی بود که ولتاژ بالا را در فرکانس بالا تولید می کند. این ترانسفورماتور نام خالق خود - نیکولا تسلا را دارد.
ساده ترین ترانسفورماتور تسلاشامل دو سیم پیچ - اولیه و ثانویه، و همچنین یک مدار الکتریکی است که نوسانات با فرکانس بالا ایجاد می کند.
سیم پیچ اولیه معمولاً شامل چندین دور سیم با قطر بزرگ یا لوله مسی است و سیم پیچ ثانویه معمولاً حاوی حدود 1000 دور سیم با قطر کوچکتر است. بر خلاف ترانسفورماتورهای معمولی، هسته فرومغناطیسی وجود ندارد. بنابراین، اندوکتانس متقابل بین دو سیم پیچ بسیار کمتر از ترانسفورماتورهای دارای هسته فرومغناطیسی است.
در اصل، یک شکاف جرقه گاز در مدار ژنراتور استفاده می شد. امروزه بیشتر از کاچر بروین استفاده می شود.
کاچر بروینا- یک نوع ژنراتور روی یک ترانزیستور که ظاهراً در حالت غیر استاندارد برای ترانزیستورهای معمولی کار می کند و ویژگی های مرموزی را نشان می دهد که به تحقیقات تسلا برمی گردد و در تئوری های مدرن الکترومغناطیس نمی گنجد.
ظاهراً کاچر یک شکاف جرقه نیمه هادی است (بر اساس قیاس با شکاف جرقه تسلا) که در آن تخلیه الکتریکی جریان از کریستال ترانزیستور بدون تشکیل پلاسما (قوس الکتریکی) عبور می کند. در این حالت، کریستال ترانزیستور پس از شکست خود به طور کامل ترمیم می شود (زیرا این یک شکست برگشت پذیر بهمن است، برخلاف شکست حرارتی که برای یک نیمه هادی غیرقابل برگشت است). اما برای اثبات این نحوه عملکرد ترانزیستور در دوربین، فقط جملات غیرمستقیم ارائه می شود: هیچ کس به جز خود بروین، عملکرد ترانزیستور را در دوربین به طور دقیق مطالعه نکرده است و اینها فقط فرضیات او هستند. به عنوان مثال، بروین به عنوان تأیید حالت "کاچر" به این واقعیت اشاره می کند: مهم نیست که چه قطبی اسیلوسکوپ را به کاچر متصل می کنید، قطبیت پالس هایی که نشان می دهد همچنان مثبت است.

کلمات کافی است، وقت آن است که به قهرمان نقد بروید.

بسته بندی زاهدانه ترین است - پلی اتیلن فوم و نوار. من عکسی نگرفتم، اما فرآیند جعبه گشایی در ویدیوی انتهای بازبینی است.

تجهیزات:

مجموعه شامل:
- منبع تغذیه 24 ولت 2 آمپر؛
- آداپتور برای دوشاخه یورو؛
- 2 چراغ نئون؛
- کویل تسلا (ترانسفورماتور) با ژنراتور.

ترانسفورماتور تسلا:

ابعاد کل محصول بسیار کم است: 50x50x70 میلی متر.






چندین تفاوت با سیم پیچ اصلی تسلا وجود دارد: سیم پیچ اولیه (با تعداد کمی چرخش) باید خارج از سیم پیچ ثانویه قرار گیرد و نه برعکس، مانند اینجا. همچنین، سیم پیچ ثانویه باید دارای تعداد نسبتاً زیادی پیچ باشد، حداقل 1000، اما در اینجا در مجموع حدود 250 پیچ وجود دارد.
مدار بسیار ساده است: یک مقاومت، یک خازن، یک LED، یک ترانزیستور و خود ترانسفورماتور تسلا.
این بروین کاچر کمی تغییر یافته است. درایور Brovin در اصل دارای 2 مقاومت است که از پایه ترانزیستور نصب شده است. در اینجا یکی از مقاومت ها با یک LED روشن در بایاس معکوس جایگزین می شود.

آزمایش کردن:

روشن می کنیم و درخشش یک تخلیه ولتاژ بالا را روی تماس آزاد سیم پیچ تسلا مشاهده می کنیم.
همچنین می‌توانیم درخشش لامپ‌های نئون را از کیت و «صرفه‌جویی در انرژی» تخلیه گاز ببینیم. بله، برای کسانی که نمی‌دانند، لامپ‌ها دقیقاً همین‌طور می‌درخشند، بدون اتصال به چیزی، درست نزدیک سیم‌پیچ.


درخشش را می توان حتی با یک لامپ رشته ای معیوب مشاهده کرد
درست است، در طول آزمایش، لامپ لامپ ترکید.
تخلیه ولتاژ بالا به راحتی کبریت را مشتعل می کند:
کبریت را می توان به راحتی از سمت عقب روشن کرد:

برای ثبت اسیلوگرام مصرف جریان، یک مقاومت 2 واتی با مقاومت 4.7 اهم در قطع مدار منبع تغذیه نصب کردم. این چیزی است که اتفاق افتاد:

در تصویر اول، ترانسفورماتور بدون بار کار می کند، در دوم، یک لامپ کم مصرف قرار داده شده است. مشاهده می شود که کل جریان مصرفی تغییر نمی کند که در مورد فرکانس نوسان نمی توان گفت.
با نشانگر V2 من پتانسیل صفر و نقطه میانی مولفه متغیر را مشخص کردم، نتیجه کل 1.7 ولت در یک مقاومت 4.7 اهم بود، یعنی. میانگین مصرف جریان است
0.36A. و مصرف برق حدود 8.5 وات است.

تجدید نظر:

یک عیب آشکار طراحی، رادیاتور بسیار کوچک است. چند دقیقه کارکرد دستگاه برای گرم شدن رادیاتور تا 90 درجه کافی است.
برای بهبود وضعیت، یک رادیاتور بزرگتر از کارت گرافیک استفاده شد. ترانزیستور به پایین منتقل شد و LED به بالای برد منتقل شد.
با این رادیاتور حداکثر دما به 60-65 درجه کاهش یافت.

نسخه ویدیویی بررسی:

نسخه ویدیویی شامل جعبه‌گشایی، آزمایش‌هایی با لامپ‌های مختلف، روشنایی کبریت، کاغذ، شیشه سوزاندن و همچنین یک "تاب الکترونیکی" است. از تماشاکردن لذت ببرید.

نتایج:

من با معایب شروع می کنم: اندازه رادیاتور به اشتباه انتخاب شده است - خیلی کوچک است، بنابراین می توانید ترانسفورماتور را فقط چند دقیقه روشن کنید، در غیر این صورت می توانید ترانزیستور را بسوزانید. یا باید فورا رادیاتور را بزرگ کنید.
مزایا: هر چیز دیگری، فقط مزایای مداوم، از اثر "واو" تا بیدار کردن علاقه به فیزیک در کودکان.
خریدش رو حتما توصیه میکنم

محصول برای نوشتن نقد توسط فروشگاه ارائه شده است. بررسی مطابق با بند 18 قوانین سایت منتشر شد.

ترانسفورماتور (کویل) تسلا (سیم پیچ تسلا، TC) یک پله بالا فرکانس بالا است ترانسفورماتور رزونانسی- دو مدار نوسانی که با فرکانس تشدید یکسان تنظیم شده اند. که دردر اینترنت می توانید نمونه های زیادی از پیاده سازی های واضح این دستگاه غیر معمول را پیدا کنید.

یک سیم پیچ بدون هسته فرومغناطیسی، متشکل از پیچ های زیادی از سیم نازک، با یک چنبره، رعد و برق واقعی را ساطع می کند و تماشاگران حیرت زده را تحت تاثیر قرار می دهد.

از نقطه نظر مهندسی برق در درک اولیه ما، ترانسفورماتور تسلا یک سیم پیچ اولیه و ثانویه است، ساده ترین مداری که برق را به سیم پیچ اولیه در فرکانس تشدید سیم پیچ ثانویه می دهد، اما ولتاژ خروجی صدها برابر افزایش می یابد. . باور این موضوع سخت است، اما همه می توانند آن را برای خود ببینند.

ترانسفورماتور تسلا چگونه کار می کند؟

کویل تسلابه نام مخترع آن نیکولا نامگذاری شده است تسلا(حدود 1891).تاریخچه این اختراع از اواخر قرن نوزدهم آغاز می شود، زمانی که دانشمند تجربی درخشان نیکولا تسلا، که در ایالات متحده آمریکا کار می کرد، به تازگی وظیفه خود را برای یادگیری نحوه انتقال انرژی الکتریکی در فواصل طولانی بدون سیم قرار داد. دستگاهی برای تولید جریان های فرکانس بالا و پتانسیل بالا توسط تسلا در سال 1896 به ثبت رسید.

اگرچه انواع مختلفی از سیم پیچ های تسلا وجود دارد، اما همه آنها ویژگی های مشترکی دارند.

تسلا ترانسفورماتور یک اسباب بازی عالی برای کسانی است که می خواهند کاری مشابه انجام دهند. این دستگاه هرگز با قدرت تخلیه های عظیم خود دیگران را شگفت زده نمی کند. علاوه بر این، فرآیند ساخت یک ترانسفورماتور به خودی خود بسیار هیجان انگیز است - اغلب اوقات اینقدر جلوه های فیزیکی در یک طرح ساده ترکیب نمی شوند.

با وجود این واقعیت که خود تسلا بسیار ساده است، بسیاری از کسانی که سعی در طراحی آن دارند، نحوه عملکرد ترانسفورماتور تسلا را درک نمی کنند.

اصل کار ترانسفورماتور تسلا مشابه عملکرد یک ترانسفورماتور معمولی است. ترانسفورماتور بدنه از دو سیم پیچ تشکیل شده است - اولیه (Lp) و ثانویه (Ls) (اغلب "اولیه" و "ثانویه" نامیده می شوند). یک ولتاژ متناوب به سیم پیچ اولیه اعمال می شود و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. با کمک این میدان انرژی از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه منتقل می شود.

نوسانات ولتاژ در ترانسفورماتور تسلا

تسلا سه ویژگی اصلی دارد:

1. فرکانس تشدید مدار ثانویه،
2. ضریب جفت سیم پیچ اولیه و ثانویه
3. فاکتور کیفیت مدار ثانویه

ضریب کوپلینگ تعیین می کند که انرژی با چه سرعتی از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه منتقل می شود و ضریب کیفیت تعیین می کند که مدار نوسانی چقدر می تواند انرژی را حفظ کند.

قطعات و ساختارهای اصلی ترانسفورماتور تسلا

طراحی ترانسفورماتور تسلا

تورید

Toroid - سه عملکرد را انجام می دهد.

اولین مورد کاهش فرکانس تشدید است - این برای SSTC و DRSSTC مهم است، زیرا نیمه هادی های قدرت در فرکانس های بالا به خوبی کار نمی کنند.

دوم انباشت انرژی قبل از تشکیل یک جریان است.

جریان در واقع یونیزاسیون قابل مشاهده هوا (درخشش یون ها) است که توسط میدان ولتاژ بالا ترانسفورماتور ایجاد می شود.

هرچه توروئید بزرگتر باشد، انرژی بیشتری در آن انباشته می شود و در لحظه ای که هوا از بین می رود، حلقوی این انرژی را به استریمر می دهد و در نتیجه آن را افزایش می دهد. برای بهره گیری از این پدیده در تسلاهای پمپاژ مداوم، از خردکن استفاده می شود.

سومین مورد، تشکیل یک میدان الکترواستاتیک است که جریان را از سیم پیچ ثانویه تسلا دفع می کند. تا حدی، این عملکرد توسط خود سیم پیچ ثانویه انجام می شود، اما تورید می تواند به خوبی به آن کمک کند. دقیقاً به دلیل دافعه الکترواستاتیکی استریمر است که کوتاه ترین مسیر را به سمت ثانویه طی نمی کند.

تسلاهای پمپ شده با پالس - SGTC، DRSSTC و تسلاهای خردکن - بیشترین سود را از استفاده از toroidoa خواهند برد. قطر خارجی معمولی یک حلقوی دو برابر قطر ثانویه است.

توروئیدها معمولاً از موجدار آلومینیومی ساخته می شوند، اگرچه بسیاری از فناوری های دیگر در دسترس هستند

سیم پیچ ثانویه قسمت اصلی تسلا است

نسبت معمولی طول سیم پیچ تسلا به قطر سیم پیچ آن 4:1 – 5:1 است.

قطر سیم برای سیم پیچی تسلا معمولاً به گونه ای انتخاب می شود که 800-1200 چرخش روی ثانویه قرار می گیرد.

توجه!

دور ثانویه را با سیم نازک زیاد نکنید. سیم پیچ های روی ثانویه باید تا حد امکان نزدیک به یکدیگر قرار گیرند.

برای محافظت در برابر خط و خش و از هم گسیختن پیچ ها، سیم پیچ های ثانویه معمولاً با لاک پوشانده می شوند. اغلب برای این کار از رزین اپوکسی و لاک پلی اورتان استفاده می شود. لازم است در لایه های بسیار نازک لاک بزنید. معمولاً حداقل 3-5 لایه نازک لاک روی ثانویه اعمال می شود.

سیم پیچ ثانویه روی لوله های پی وی سی مجرای هوا (سفید) یا بدتر از آن، فاضلاب (خاکستری) پیچیده می شود. این لوله ها را می توانید در هر فروشگاه سخت افزاری پیدا کنید.

حلقه محافظ

حلقه محافظ طوری طراحی شده که اطمینان حاصل شود که جریان در صورت وارد شدن به سیم پیچ اولیه، به قطعات الکترونیکی آسیب نمی رساند. اگر طول استریمر بیشتر از طول سیم پیچ ثانویه باشد، این قطعه روی تسلا نصب می شود. این یک چرخش باز سیم مسی است (اغلب کمی ضخیم تر از سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور تسلا). حلقه محافظ با استفاده از یک سیم جداگانه به زمین مشترک متصل می شود.

سیم پیچ اولیه

سیم پیچ اولیه - معمولا از لوله مسی برای تهویه مطبوع ساخته می شود. باید مقاومت بسیار کمی داشته باشد تا جریان زیادی از آن عبور کند. ضخامت لوله معمولاً با چشم انتخاب می شود، در اکثریت قریب به اتفاق موارد، انتخاب روی لوله 6 میلی متری است. همچنین از سیم های با مقطع بزرگتر به عنوان سیم اولیه استفاده می شود.

نسبت به سیم پیچ ثانویه، به گونه ای تنظیم می شود که ضریب کوپلینگ مورد نظر را فراهم کند.

اغلب نقش یک عنصر ساختمانی را در آن تسلاها ایفا می کند که مدار اولیه تشدید کننده است. نقطه اتصال به اصلی متحرک می شود و حرکت آن فرکانس تشدید مدار اولیه را تغییر می دهد.

سیم پیچ های اولیه معمولا به صورت استوانه ای، مسطح یا مخروطی ساخته می شوند. به طور معمول، اولیه تخت در SGTC، مخروطی در SGTC و DRSSTC، و استوانه ای در SSTC، DRSSTC و VTTC استفاده می شود.

زمین کردن

زمین، به اندازه کافی عجیب، همچنین بخش بسیار مهمی از تسلا است. مردم اغلب این سوال را می پرسند: استریمرها کجا می روند؟ - استریمرها به زمین خوردند!

استریمرها جریان نشان داده شده به رنگ آبی در تصویر را می بندند

بنابراین، اگر زمین ضعیف باشد، استریمرها جایی برای رفتن نخواهند داشت و به جای فوران در هوا، باید به تسلا ضربه بزنند (جریان خود را اتصال کوتاه کنند).

بنابراین، هنگام پرسیدن این سوال، آیا لازم است تسلا زمین شود؟

اتصال زمین برای تسلا اجباری است.

ترانسفورماتورهای تسلا بدون سیم پیچ اولیه وجود دارد. آنها برق را مستقیماً به انتهای "زمین" ثانویه می رسانند. به این روش تغذیه "Basefeed" می گویند.

گاهی اوقات، ترانسفورماتور تسلا دیگری به عنوان منبع تغذیه پایه استفاده می شود؛ این روش منبع تغذیه "ذره بین" نامیده می شود.

به اصطلاح تسلاهای دوقطبی وجود دارد، تفاوت آنها در این است که تخلیه در هوا اتفاق نمی افتد، بلکه بین دو انتهای سیم پیچ ثانویه است. بنابراین، مسیر جریان به راحتی می تواند اتصال کوتاه شود و نیازی به اتصال به زمین نیست.

در اینجا رایج ترین انواع کویل های تسلا بسته به نحوه کنترل آنها آورده شده است:

1. SGTC (SGTC، اسپارک گپ کویل تسلا) - ترانسفورماتور تسلا روی شکاف جرقه. این یک طرح کلاسیک است، طرح مشابهی در ابتدا توسط خود تسلا استفاده شد. یک شکاف جرقه در اینجا به عنوان یک عنصر سوئیچینگ استفاده می شود. در طرح های کم مصرف برقگیر از دو تکه سیم ضخیم تشکیل شده است که در فاصله ای قرار گرفته اند، در حالی که در طرح های قوی تر از برقگیرهای چرخشی پیچیده با موتور استفاده می شود. ترانسفورماتورهای این نوع در صورتی ساخته می شوند که فقط به طول استریمر طولانی نیاز باشد و کارایی آن مهم نیست.
2. VTTC (VTTC، کویل تسلا لوله خلاء) - ترانسفورماتور تسلا روی یک لوله خلاء. یک لوله رادیویی قدرتمند، به عنوان مثال GU-81، در اینجا به عنوان یک عنصر سوئیچینگ استفاده می شود. چنین ترانسفورماتورهایی می توانند در حالت پیوسته کار کنند و تخلیه های نسبتاً غلیظی تولید کنند. از این نوع منبع تغذیه بیشتر برای ساخت سیم پیچ های فرکانس بالا استفاده می شود که به دلیل ظاهر معمولی استریمرها به آنها "کویل مشعل" می گویند.
3. SSTC (SSTC، سیم پیچ حالت جامد تسلا) یک ترانسفورماتور تسلا است که از نیمه هادی ها به عنوان یک عنصر کلیدی استفاده می کند. به طور معمول این ترانزیستورهای IGBT یا MOSFET هستند. این نوع ترانسفورماتورها می توانند در حالت پیوسته کار کنند. ظاهر استریمرهای ایجاد شده توسط چنین سیم پیچی می تواند بسیار متفاوت باشد. کنترل این نوع ترانسفورماتورهای تسلا راحت تر است، به عنوان مثال می توانید موسیقی را روی آنها پخش کنید.
4. DRSSTC (کویل تسلا حالت جامد تشدید دوگانه) یک ترانسفورماتور تسلا با دو مدار تشدید است؛ در اینجا نیز مانند SSTC، نیمه هادی ها به عنوان کلید استفاده می شوند. DRSSTC سخت ترین نوع ترانسفورماتور تسلا برای کنترل و پیکربندی است.

برای به دست آوردن عملکرد کارآمدتر و موثر تر ترانسفورماتور تسلا، از مدارهای توپولوژی DRSSTC استفاده می شود، زمانی که رزونانس قدرتمندی در خود مدار اولیه به دست می آید و در مدار ثانویه، بر این اساس، تصویر روشن تر، رعد و برق های بلندتر و ضخیم تر (استریمر) به دست می آید. .

انواع افکت از سیم پیچ تسلا

• قوس الکتریکی - در بسیاری از موارد رخ می دهد. برای ترانسفورماتورهای لوله معمولی است.
  تخلیه تاج درخشش یون‌های هوا در یک میدان الکتریکی با ولتاژ افزایش یافته است؛ این درخشش آبی زیبا در اطراف عناصر یک دستگاه با ولتاژ بالا و همچنین دارای انحنای سطحی بزرگ است.
• جرقه را تخلیه جرقه نیز می گویند. از ترمینال به زمین، یا به یک شی زمین‌دار، به شکل دسته‌ای از نوارهای شاخه‌دار روشن جریان می‌یابد که به سرعت ناپدید می‌شوند یا تغییر می‌کنند.
• استریمرها کانال های انشعاب نازک و کم نوری هستند که حاوی اتم های گاز یونیزه و الکترون های آزاد هستند. آنها به زمین نمی روند، بلکه در هوا جریان می یابند. جریان یونیزاسیون هوای تولید شده توسط میدان ترانسفورماتور ولتاژ بالا است.

عمل یک سیم پیچ تسلا با صدای ترق ترق جریان الکتریکی همراه است. استریمرها می توانند به کانال های جرقه تبدیل شوند. این با افزایش زیادی در جریان و انرژی همراه است. کانال استریمر به سرعت منبسط می شود، فشار به شدت افزایش می یابد و بنابراین یک موج ضربه ای تشکیل می شود. ترکیب چنین امواجی مانند ترقه جرقه است.

کاربرد عملی ترانسفورماتور تسلا

ولتاژ خروجی ترانسفورماتور تسلا گاهی به میلیون ها ولت می رسد که تخلیه الکتریکی قابل توجهی در هوا به طول چندین متر ایجاد می کند. بنابراین از چنین افکت هایی برای ایجاد نمایش های نمایشی استفاده می شود.

سیم پیچ تسلا در اوایل قرن گذشته کاربرد عملی در پزشکی پیدا کرد. بیماران با جریان های کم توان و فرکانس بالا درمان شدند. چنین جریان هایی در سراسر سطح پوست جریان می یابد، بدون اینکه آسیبی به بدن انسان وارد کند، اثر شفابخش و مقوی دارد. با این حال، جریان های فرکانس بالا قدرتمند اثر منفی دارند.

ترانسفورماتور تسلا در تجهیزات نظامی برای تخریب سریع تجهیزات الکترونیکی در ساختمان، کشتی یا تانک استفاده می شود. در این حالت یک پالس قدرتمند از امواج الکترومغناطیسی برای مدت کوتاهی ایجاد می شود. در نتیجه ترانزیستورها، ریز مدارها و سایر قطعات الکترونیکی در شعاع چند ده متری می سوزند. این دستگاه کاملا بی صدا کار می کند. شواهدی وجود دارد که فرکانس فعلی در حین کار چنین دستگاهی می تواند به 1 THz برسد.

گاهی اوقات در عمل از چنین ترانسفورماتوری برای احتراق لامپ های تخلیه گاز و همچنین برای جستجوی نشتی در خلاء استفاده می شود.

گاهی اوقات از جلوه های سیم پیچ تسلا در فیلم سازی و بازی های رایانه ای استفاده می شود.

در حال حاضر، سیم پیچ تسلا کاربرد عملی گسترده ای در زندگی روزمره پیدا نکرده است.

جدید در ترانسفورماتورهای تسلا

در حال حاضر، مسائلی که دانشمند تسلا با آنها سروکار داشت همچنان مرتبط است. توجه به این مسائل مشکل ساز به دانشجویان و مهندسان موسسات اجازه می دهد تا به مسائل علمی به طور گسترده نگاه کنند، مطالب را ساختاردهی و تعمیم دهند و افکار کلیشه ای را کنار بگذارند. دیدگاه های تسلا امروزه نه تنها در زمینه فناوری و علم، بلکه برای کار بر روی اختراعات جدید و استفاده از فناوری های جدید در تولید نیز مرتبط است. آینده ما توضیحی برای پدیده ها و اثرات کشف شده توسط تسلا ارائه خواهد کرد. او پایه های تمدن مدرن را برای هزاره سوم بنا نهاد.

مدار ترانسفورماتور تسلا روی ترانزیستور

مدار ترانسفورماتور تسلا بسیار ساده به نظر می رسد و شامل موارد زیر است:

1. یک سیم پیچ اولیه ساخته شده از سیم با سطح مقطع حداقل 6 میلی متر مربع، حدود 5-7 چرخش.
2. سیم پیچ ثانویه بر روی دی الکتریک سیمی با قطر حداکثر 0.3 میلی متر ، 700-1000 چرخش است.
3. برقگیر;
4. خازن؛
5. ساطع کننده درخشش جرقه

تفاوت اصلی ترانسفورماتور تسلا با تمام دستگاه های دیگر این است که از فروآلیاژ به عنوان هسته استفاده نمی کند و قدرت دستگاه صرف نظر از قدرت منبع تغذیه، تنها با قدرت الکتریکی هوا محدود می شود. ماهیت و اصل عملکرد دستگاه ایجاد یک مدار نوسانی است که می تواند با چندین روش اجرا شود:

1. ژنراتور نوسان فرکانس که بر اساس شکاف جرقه ساخته شده است.
2. ژنراتور نوسان لوله.
3. روی ترانزیستورها

ویدئو: امواج ایستاده در ترانسفورماتور تسلا، رزونانس، نسبت تبدیل

ویدئو: DIY TESLA Transformer

ویدئو: تسلا ترانسفورماتور

توضیح گام به گام روند مونتاژ و راه اندازی یکی از قدرتمندترین ترانسفورماتورهای تسلا در روسیه. سازنده: Blotner Boris

بسیاری از مردم شنیده اند که نیکولا تسلا فیزیکدان مخترع درخشانی بوده و به طور قابل توجهی از زمان خود جلوتر بوده است. متأسفانه، به دلایلی، بیشتر اختراعات او هرگز روشن نشد. اما یکی از بحث برانگیزترین - سیم پیچ تسلا - تا به امروز باقی مانده است و در پزشکی، صنایع نظامی و نمایش های نور کاربرد پیدا کرده است.

به طور خلاصه، سیم پیچ تسلا (CT) یک ترانسفورماتور رزونانسی است که جریانی با فرکانس بالا ایجاد می کند. اطلاعاتی وجود دارد که در آزمایشات خود، ارتش سیم پیچ را به توان 1 هرتز رساند.

کویل تسلا بزرگ

در اینجا ارزش طرح این سوال را دارد: چرا تسلا آن را اختراع کرد؟ بر اساس سوابق، دانشمند بر روی فناوری انتقال بی سیم برق کار می کرد. این سوال برای تمام بشریت بسیار مرتبط است. در تئوری، با کمک اتر، دو CT قدرتمند که در چند کیلومتری یکدیگر قرار دارند، قادر به انتقال برق خواهند بود. برای انجام این کار، آنها باید روی همان فرکانس تنظیم شوند. همچنین عقیده ای وجود دارد که CT می تواند به نوعی ماشین حرکت دائمی تبدیل شود.

معرفی این فناوری همه نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی، نیروگاه های برق آبی و سایر نیروگاه ها را امروز به سادگی غیر ضروری می کند. بشریت مجبور نیست فسیل های جامد را بسوزاند، در معرض آلودگی تشعشعات قرار گیرد یا بستر رودخانه ها را مسدود کند. اما پاسخ به این سوال که چرا هیچ کس این فناوری را توسعه نمی دهد نزد نظریه پردازان توطئه باقی می ماند.

کویل رومیزی تسلا، امروز به عنوان سوغات فروخته می شود

اصل عملیات

امروزه بسیاری از برقکاران خانگی در تلاش هستند تا یک CT را جمع آوری کنند، و همیشه اصل عملکرد ترانسفورماتور تسلا را درک نمی کنند، به همین دلیل است که آنها شکست می خورند. در واقع CT با یک ترانسفورماتور معمولی فاصله زیادی ندارد.

دو سیم پیچ وجود دارد - اولیه و ثانویه. هنگامی که یک ولتاژ متناوب از یک منبع خارجی به سیم پیچ اولیه اعمال می شود، یک میدان مغناطیسی یا همانطور که به آن می گویند یک مدار نوسانی در اطراف آن ایجاد می شود. هنگامی که بار از شکاف جرقه می شکند، انرژی از طریق میدان مغناطیسی به سیم پیچ ثانویه جریان می یابد، جایی که یک مدار نوسانی دوم تشکیل می شود. بخشی از انرژی انباشته شده در مدار با ولتاژ نمایش داده می شود. مقدار آن به طور مستقیم با زمان تشکیل کانتور متناسب خواهد بود.

بنابراین، در یک CT دو مدار نوسانی به هم پیوسته وجود دارد که در مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی مشخصه تعیین کننده است. برهم کنش آنها یک اثر یونیزه ایجاد می کند، به همین دلیل است که ما جریان های جریان (تخلیه رعد و برق) را می بینیم.

دستگاه کویل

ترانسفورماتور تسلا که نمودار آن در زیر ارائه خواهد شد، از دو سیم پیچ، یک حلقه، یک حلقه محافظ و البته اتصال به زمین تشکیل شده است.

طرح سی تی رومیزی

لازم است هر عنصر را جداگانه در نظر بگیرید:

• سیم پیچ اولیه در پایین ترین قسمت قرار دارد. برق به آن تامین می شود. باید زمین باشد. ساخته شده از فلز با مقاومت کم؛
• سیم پیچ ثانویه برای سیم پیچی از سیم مسی لعابی تقریباً 800 دور استفاده می شود. به این ترتیب سیم پیچ ها باز نمی شوند یا خراشیده نمی شوند.
• تورید این عنصر فرکانس رزونانس را کاهش می دهد، انرژی را جمع می کند و میدان کاری را افزایش می دهد.
• حلقه محافظ این یک حلقه باز از سیم مسی است. اگر طول استریمر بیشتر از طول سیم پیچ ثانویه باشد تنظیم کنید.
• زمین اگر یک سیم پیچ غیر زمینی را روشن کنید، استریمرها (تخلیه های فعلی) به هوا شلیک نمی کنند، بلکه یک حلقه بسته ایجاد می کنند.

نقاشی سی تی

خود تولیدی

بنابراین، ساده ترین راه برای ساخت سیم پیچ تسلا برای آدمک ها با دستان خود. اغلب در اینترنت می توانید مقادیری فراتر از هزینه یک تلفن هوشمند خوب را مشاهده کنید، اما در واقعیت، یک ترانسفورماتور 12 ولتی که امکان لذت بردن از روشن کردن لامپ را بدون استفاده از پریز می دهد، می تواند از انبوهی از زباله های گاراژ جمع آوری شود.

در نهایت چه اتفاقی باید بیفتد؟

شما به سیم مسی لعابی نیاز دارید. اگر نمی توانید یک مینای دندان پیدا کنید، به علاوه به لاک ناخن معمولی نیاز خواهید داشت. قطر سیم می تواند از 0.1 تا 0.3 میلی متر باشد. برای حفظ تعداد پیچ ​​ها به حدود 200 متر نیاز دارید. می توانید آن را روی یک لوله پی وی سی معمولی با قطر 4 تا 7 سانتی متر باد کنید.ارتفاع آن از 15 تا 30 سانتی متر است.همچنین باید یک ترانزیستور بخرید، مثلاً D13007، یک جفت مقاومت و سیم. خوب است که یک خنک کننده کامپیوتر تهیه کنید که ترانزیستور را خنک کند.

اکنون می توانید مونتاژ را شروع کنید:

1. برش 30 سانتی متر لوله؛
2. سیم را دور آن بپیچید. پیچ ها باید تا حد امکان به هم نزدیک باشند. اگر سیم با مینا پوشانده نشده است، در انتها آن را لاک بزنید. از بالای لوله، انتهای سیم را از دیوار رد کنید و آن را بالا بیاورید تا 2 سانتی متر بالای لوله نصب شده بیرون بیاید.
3. یک پلت فرم بسازید یک تخته نئوپان معمولی این کار را انجام می دهد.
4. می توانید اولین سیم پیچ را بسازید. شما باید یک لوله مسی 6 میلی متری بردارید، آن را به سه دور و نیم خم کنید و روی قاب محکم کنید. اگر قطر لوله کوچکتر باشد، باید چرخش بیشتری داشته باشد. قطر آن باید 3 سانتی متر بزرگتر از سیم پیچ دوم باشد. به قاب وصل کنید. فورا سیم پیچ دوم را وصل کنید.
5. راه های زیادی برای ساختن تورید وجود دارد. می توان از لوله های مسی استفاده کرد. اما گرفتن یک راه راه آلومینیومی معمولی و یک نوار متقاطع فلزی برای اتصال به انتهای بیرون زده سیم آسان تر است. اگر سیم آنقدر سست است که نمی تواند حلقه را نگه دارد، می توانید مانند تصویر زیر از میخ استفاده کنید.
6. حلقه محافظ را فراموش نکنید. اگر چه اگر یک سر مدار اولیه به زمین متصل شود، می توان آن را رها کرد.
7. هنگامی که طرح آماده شد، ترانزیستور مطابق مدار متصل می شود، به رادیاتور یا کولر متصل می شود، سپس باید برق را تامین کنید و نصب به پایان می رسد.

سیم پیچ اول را می توان مانند تصویر صاف کرد

بسیاری از مردم از تاج Duracell معمولی برای تامین برق نصب استفاده می کنند.

ترانسفورماتور تسلا DIY، مدار ساده

محاسبه کویل

محاسبه CT معمولاً در طول ساخت ترانسفورماتور با اندازه صنعتی انجام می شود. برای آزمایش های خانگی، استفاده از توصیه های بالا کافی است.

خود محاسبه تعداد بهینه دور سیم پیچ ثانویه را بسته به دور اول، اندوکتانس هر سیم پیچ، ظرفیت مدارها و مهمتر از همه فرکانس کاری مورد نیاز ترانسفورماتور و ظرفیت خازن به شما می گوید. خازن

مثال محاسبه سی تی

تمهیدات امنیتی

پس از جمع آوری CT، باید اقدامات احتیاطی را قبل از راه اندازی انجام دهید. ابتدا باید سیم کشی اتاقی را که قصد دارید ترانسفورماتور را در آن وصل کنید بررسی کنید. در مرحله دوم، عایق سیم پیچ ها را بررسی کنید.

همچنین ارزش به یاد آوردن ساده ترین اقدامات احتیاطی را دارد. ولتاژ سیم پیچ ثانویه به طور متوسط ​​700 آمپر است، 15 آمپر در حال حاضر برای یک فرد کشنده است. علاوه بر این، ارزش آن را دارد که همه وسایل برقی را کنار بگذارید؛ اگر وارد منطقه عملیاتی کویل شوند، احتمالاً می سوزند.

سی تی یک کشف انقلابی در زمان خود است که امروزه دست کم گرفته شده است. امروزه ترانسفورماتور تسلا فقط برای سرگرمی برقکاران خانگی و در نمایش های نور استفاده می شود. می توانید خودتان با استفاده از مواد موجود یک حلقه بسازید. شما به یک لوله پی وی سی، چند صد متر سیم مسی، چند متر لوله مسی، یک ترانزیستور و چند مقاومت نیاز دارید.

چندی پیش، به اصطلاح لامپ های پلاسما در مجموعه فروشگاه های مختلف ظاهر شدند که رعد و برق را بر روی سطح یک توپ شیشه ای ساطع می کردند. این لامپ ها به سرعت محبوبیت پیدا کردند، اما تعداد کمی از مردم می دانند که این دستگاه ها توسط نیکولا تسلا در دهه 1910 قرن گذشته اختراع شدند. ابتدا باید ساختار داخلی این اختراع شگفت انگیز را درک کنید. در واقع، این یک ترانسفورماتور معمولی از نوع خاص است. او در کار خود از تشدید استفاده می کند که در امواج مغناطیسی به اصطلاح ایستاده رخ می دهد. در سیم پیچ اولیه پیچ های بسیار کمی وجود دارد، با جمع آوری انرژی در خازن جرقه های نوسانی ایجاد می کند و بنابراین جرقه در یک دوره زمانی مشخص اتفاق می افتد. سیم پیچ ثانویه بر اساس یک سیم پیچ جریان مستقیم از سیم ها کار می کند. فرکانس نوسان جفت مدار باید منطبق باشد، که منجر به ظاهر شدن یک جریان متناوب بسیار زیاد با فرکانس بالا بین دو سر سیم پیچ در سیم پیچ ثانویه می شود. این باعث تجسم به شکل آن رعد و برق بسیار بنفش می شود.

یک ترانسفورماتور تشدید اغلب با یک آونگ معمولی مقایسه می‌شود، جایی که فرکانس و دامنه مستقیماً به نیرویی که کل سیستم رانده می‌شود، بستگی دارد. تاب زدن را می توان در حضور ارتعاشات آزاد انجام داد که باعث افزایش بسیار طول ضربه و همچنین افزایش زمان پوسیدگی کامل می شود. همین اتفاق در مورد سیم پیچ در اینجا رخ می دهد. سیم پیچ ثانویه نوسان می کند و ژنراتور آن را نوسان می دهد. همگام سازی توسط مدار اولیه و ژنراتور به طور همزمان ارائه می شود، که به شما امکان می دهد بسته به وظیفه ای که در دست دارید، سیستم را دقیق تنظیم کنید. در این مرحله، اکثر مردم آن را فقط به عنوان یک اسباب بازی می شناسند. اما در واقع این سیستم کاربردهای واقعی دارد.

استفاده از کویل تسلا در زندگی واقعی

ولتاژ خروجی اغلب می تواند به مقادیر باورنکردنی چندین میلیون ولت برسد. این یک پدیده منحصر به فرد در دنیای برق است، زیرا چنین جریان های بالایی به ندرت با چنین امواج طولانی مشخص می شوند. قدرت الکتریکی حریم هوایی با تخلیه های پایدار به فاصله بسیار زیادی نفوذ می کند و با قدرت ژنراتور بالا، طول می تواند به مترها برسد. اتاق های نمایش مشابه با این معجزه فیزیک سیاره ما اغلب در بسیاری از دانشگاه های سراسر جهان نصب می شوند. این پدیده ها در اسباب بازی معروف منعکس شده است. وقتی توپ را لمس می کنیم، رعد و برق به سمت دستان ما کشیده می شود، مانند جسمی با رسانایی نسبتاً بالا. خون و سایر مایعات بدن ما مملو از نمک و فلز است که ما را به یک رسانای عالی تبدیل می کند.

در آغاز قرن گذشته، از این طرح برای انتقال سیگنال در فواصل بسیار زیاد استفاده می شد، زیرا تخلیه ها نیز قسمتی نامرئی دارند. مردم شروع به استفاده از آنها برای انتقال امواج رادیویی در فواصل کوتاه برای انتقال کنترل از راه دور کردند، اما چنین استفاده ای برای سلامت مردم بسیار خطرناک بود. سپس آزمایشات متعددی در زمینه پزشکی انجام شد. به اصطلاح دارسونوالیزاسیون امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد و خود دستگاه ها چیزی جز یک ژنراتور تسلا در کوچکترین اندازه نیستند. این جریان پوست را قلقلک می دهد، اما به عمق بدن نفوذ نمی کند. اثر تونیک این درمان به سرعت در واقعیت کاربرد پیدا کرد؛ از آن برای درمان بیماری های پوستی استفاده می شود، رشد مو را تحریک می کند و اجازه می دهد تا جای زخم ها را صاف کند و اندازه گره ها را کاهش دهد.

این نوع ژنراتور است که لامپ های تخلیه گاز را مشتعل می کند. سیستم های خلاء با استفاده از این تیرها برای ترک در محفظه آنها آزمایش می شوند. رعد و برق قطعا به سمت نقص خواهد کشید.

آیا لامپ های تسلا برای مردم خطرناک هستند؟

قطعاً می‌توان گفت که خطر وجود دارد، بنابراین باید دستورالعمل‌های پیوست را 100٪ دنبال کنید. دست ها را نگیرید یا شیشه لامپ را لمس نکنید و سعی نکنید با دست های خیس توپ را لمس کنید. ما به خصوص اکیداً ساخت چنین مدارهایی را بدون تجربه مناسب در خانه توصیه نمی کنیم. شما می توانید بسیاری از وسایل برقی خانه خود را خراب کنید و سیم کشی را بسوزانید. اما اینها بدترین عواقب نیستند. ترانسفورماتورهای تسلا با ولتاژ میلیون‌ها ولت می‌توانند در صورت اشتباه، انسان را با یک لمس بکشند. این اثر شبیه برخورد صاعقه است. بنابراین، بسیار مراقب باشید، به ویژه مراقب کودکان باشید. در سنین زیر 12 سال، خرید چنین لامپ هایی به شدت توصیه نمی شود. همچنین این دستگاه ها را فقط از سازندگان معتبر خریداری کنید. کپی‌هایی از شرکت‌های بی‌نام چینی اغلب شوک‌های الکتریکی را به قدری شدید وارد می‌کنند که موها و آستین‌های شما ممکن است آتش بگیرد و ناخن‌هایتان آب شود. اسباب بازی می تواند دردسر بزرگی به همراه داشته باشد، مراقب باشید.