Dezvoltat în 1891 de Nikola Tesla, bobina Tesla a fost creată pentru a efectua experimente în crearea descărcărilor electrice de înaltă tensiune. Acesta constă dintr-o sursă de alimentare, un condensator și un transformator de bobină, astfel încât vârfurile de tensiune alternează între cele două, iar electrozii să fie astfel încât să scânteie scântei între ele prin aer. Utilizată în aplicații de la acceleratoare de particule la televizoare și jucării, o bobină Tesla poate fi fabricată din echipamente pentru magazinele de electronice sau din materiale în exces. Acest articol descrie cum să construiți o bobină Tesla cu scânteie, care este diferită de o bobină Tesla în stare solidă și nu poate reda muzică.
Pași
Partea 1 din 2: Planificarea unei bobine Tesla
Pasul 1. Luați în considerare dimensiunea, amplasarea și cerințele de putere ale bobinei Tesla înainte de ao construi
Puteți construi o bobină Tesla cât de mare permite bugetul dvs.; cu toate acestea, scânteile în formă de fulger sclipesc bobinele Tesla generează căldură și extind aerul din jurul lor (în esență, creând tunete). Câmpurile lor electrice se pot distruge și cu dispozitivele electronice, așa că probabil veți dori să vă construiți și să vă rulați bobina Tesla într-un loc ușor de parcurs, cum ar fi un garaj sau alt atelier. De asemenea, veți dori să vă gândiți dacă are mai mult sens să construiți o bobină Tesla dintr-un kit sau să adunați materiale de la zero. Ambele au avantaje și dezavantaje în ceea ce privește costurile, timpul de construcție, resursele pentru ajutor și fiabilitatea.
Pentru a stabili cât de mare poate fi un spațiu de scânteie sau câtă putere aveți nevoie pentru a-l face să funcționeze, împărțiți lungimea spațiului de scânteie în inci cu 1,7 și păstrați-l pentru a determina puterea de intrare în wați. (În schimb, pentru a găsi lungimea gapului de scânteie, înmulțiți rădăcina pătrată a puterii în wați cu 1,7.) O bobină Tesla care creează un gap de scânteie de 150 cm (1,5 metri) ar necesita 1, 246 wați. (O bobină Tesla care utilizează o sursă de energie de 1 kilowat ar genera o scânteie de aproape 54 inci sau 1,37 metri.)
Pasul 2. Aflați terminologia
Proiectarea și construirea unei bobine Tesla necesită înțelegerea anumitor termeni științifici și unități de măsură. Va trebui să le înțelegeți scopul și funcția pentru a realiza în mod corespunzător o bobină Tesla. Iată câteva dintre condițiile pe care trebuie să le cunoașteți:
- Capacitatea este capacitatea de a reține o sarcină electrică sau cantitatea de sarcină electrică stocată pentru o anumită tensiune. (Un dispozitiv conceput pentru a menține o încărcare electrică se numește condensator.) Unitatea de măsură pentru capacitate este farada (prescurtată „F”). Un farad este definit ca 1 amper-secundă (sau coulomb) pe volt. În mod obișnuit, capacitatea este măsurată în unități mai mici, cum ar fi microfarad (prescurtat "uF"), o milionime dintr-un farad sau picofarad (abreviat pF și uneori citit ca "puff"), o trilionime de farad.
- Inductanța sau autoinductanța este câtă tensiune transportă un circuit electric pe cantitatea de curent din circuit. (Liniile electrice de înaltă tensiune, care poartă o tensiune înaltă, dar un curent redus, au inductanță ridicată.) Unitatea de măsură pentru inductanță este henry (prescurtat „H”). Un henry este definit ca 1 volt-secundă per amper de curent. În mod obișnuit, inductanța este măsurată în unități mai mici, cum ar fi millihenry (prescurtat "mH"), o miime de henry sau microhenry (prescurtat "uH"), o milionime de henry.
- Frecvența de rezonanță sau frecvența de rezonanță este frecvența la care rezistența la transfer de energie este minimă. (Pentru o bobină Tesla, acesta este punctul optim de operare pentru transferul energiei electrice între bobinele primare și secundare.) Unitatea de măsură pentru frecvența rezonantă este hertzul (prescurtat „Hz”), definit ca 1 ciclu pe secundă. Mai frecvent, frecvența de rezonanță este măsurată în kilohertz (prescurtat "kHz"), un kilohertz fiind egal cu 1000 hertz.
Pasul 3. Adunați piesele de care aveți nevoie
Veți avea nevoie de un transformator de alimentare, un condensator primar cu capacitate ridicată, un ansamblu de scânteie, o bobină cu inductanță primară cu inductanță scăzută, o bobină cu inductanță secundară cu inductanță ridicată, un condensator secundar cu capacitate scăzută și ceva de suprimat sau sufocat, impulsurile de zgomot de înaltă frecvență create atunci când bobina Tesla funcționează. Pentru mai multe informații despre piese, consultați secțiunea următoare, „Realizarea unei bobine Tesla”.
Sursa dvs. de energie / transformatorul alimentează energie prin bobine către circuitul primar sau al rezervorului, care conectează condensatorul primar, bobina inductorului primar și ansamblul de scânteie. Bobina inductor primară este plasată adiacent, dar nu este conectată la bobina inductor a circuitului secundar, care este conectat la condensatorul secundar. Odată ce condensatorul secundar a acumulat o încărcare electrică suficientă, fluxurile de electricitate (fulgere) se descarcă din acesta
Partea 2 din 2: Realizarea unei bobine Tesla
Pasul 1. Alegeți transformatorul de alimentare
Transformatorul dvs. de alimentare determină cât de mare puteți face bobina Tesla. Majoritatea bobinelor Tesla funcționează cu un transformator care scoate o tensiune între 5 000 și 15 000 volți la un curent cuprins între 30 și 100 miliamperi. Puteți obține un transformator dintr-un magazin de surplus de colegiu sau de pe Internet sau puteți canibaliza transformatorul de pe un semn de neon.
Pasul 2. Faceți condensatorul principal
Cel mai bun mod de a crea acest condensator este să conectați un număr de condensatori mici în serie, astfel încât fiecare condensator să gestioneze o parte egală din tensiunea totală a circuitului primar. (Acest lucru necesită ca fiecare condensator individual să aibă aceeași capacitate ca și ceilalți condensatori din serie.) Acest tip de condensator se numește multi-mini-condensator sau MMC.
- Condensatoarele mici și rezistențele lor de purjare asociate pot fi obținute din magazinele de furnizare de electronice sau puteți căuta condensatori ceramici de pe televizoarele vechi. De asemenea, puteți face condensatorii din foi de polietilenă și folie de aluminiu.
- Pentru a maximiza puterea de ieșire, condensatorul primar ar trebui să poată atinge capacitatea maximă la fiecare jumătate de ciclu al frecvenței puterii furnizate acestuia. (Pentru o sursă de alimentare de 60 Hz, aceasta înseamnă de 120 de ori pe secundă.)
Pasul 3. Proiectați ansamblul de scânteie
Dacă intenționați să faceți un singur spațiu de scânteie, veți avea nevoie de șuruburi metalice cu o grosime de cel puțin un sfert de inch (6 milimetri) pentru a servi ca spațiu de scânteie pentru a rezista la căldura generată de descărcarea de electricitate între scântei. De asemenea, puteți conecta mai multe goluri de scânteie în serie, puteți utiliza o scânteie rotativă sau puteți sufla aer comprimat între scântei pentru a modera temperatura. (Un aspirator vechi poate fi folosit pentru a sufla aerul.)
Pasul 4. Construiți bobina inductorului primar
Bobina în sine va fi din sârmă, dar veți avea nevoie de ceva pentru a înfășura firul în formă de spirală. Sârma trebuie să fie sârmă de cupru emailată, pe care o puteți obține dintr-un magazin de alimentare electrică sau canibalizând cablul de ieșire de la un aparat aruncat. Obiectul pe care îl înfășurați poate fi fie cilindric, cum ar fi un tub de carton sau plastic, fie conic, cum ar fi un abajur vechi.
Lungimea cablului determină inductanța bobinei primare. Bobina primară ar trebui să aibă o inductanță scăzută, deci veți folosi relativ puține rotații la realizarea acesteia. Puteți utiliza secțiuni necontinue de sârmă pentru bobina primară, astfel încât să puteți agăța secțiuni împreună, după cum este necesar, pentru a regla inductanța din mers
Pasul 5. Conectați condensatorul primar, ansamblul distanței de scânteie și bobina inductorului primar împreună
Aceasta completează circuitul primar.
Pasul 6. Construiți bobina inductorului secundar
Ca și în cazul bobinei primare, înfășurați sârmă în jurul unei forme cilindrice. Bobina secundară trebuie să aibă aceeași frecvență de rezonanță ca bobina primară pentru ca bobina Tesla să funcționeze eficient. Cu toate acestea, bobina secundară trebuie să fie mai înaltă / mai lungă decât bobina primară, deoarece trebuie să aibă o inductanță mai mare decât bobina primară și, de asemenea, să prevină orice descărcare electrică din circuitul secundar pentru a lovi și prăji circuitul primar.
Dacă vă lipsesc materialele pentru a face bobina secundară suficient de înaltă, puteți compensa construind o șină de lovire (în esență, un paratrăsnet) pentru a proteja circuitul primar, dar acest lucru va însemna că majoritatea descărcărilor bobinei Tesla vor atinge șina de lovire și nu dansa în aer
Pasul 7. Faceți condensatorul secundar
Condensatorul secundar, sau terminalul de descărcare, poate avea orice formă rotundă, cele mai populare 2 fiind torul (forma inelului sau a gogoșei) și sfera.
Pasul 8. Atașați condensatorul secundar la bobina inductorului secundar
Aceasta completează circuitul secundar.
Circuitul secundar ar trebui să fie împământat separat de împământare pentru circuitele de uz casnic care furnizează energie transformatorului pentru a împiedica un flux de curent electric să circule de la bobina Tesla la sol pentru circuitele de uz casnic și eventual să prăjească ceva conectat la aceste prize. Conducerea unui vârf de metal în pământ este o modalitate bună de a face acest lucru
Pasul 9. Construiți sufocatorii de impuls
Choke-urile sunt inductori simpli, mici, care împiedică impulsurile create de ansamblul distanței de scânteie să distrugă transformatorul de alimentare. Puteți face unul înfășurând sârmă de cupru subțire în jurul unui tub îngust, cum ar fi un pix de unică folosință.
Pasul 10. Asamblați componentele
Așezați circuitele primare și secundare unul lângă celălalt și conectați transformatorul de alimentare la circuitul primar prin bobine. După conectarea transformatorului, bobina Tesla este gata de funcționare.
Dacă bobina primară are un diametru suficient de mare, bobina secundară poate fi setată în interiorul acesteia
sfaturi
- Pentru a controla direcția streamerelor care erup din condensatorul secundar, plasați obiecte metalice în apropierea condensatorului, dar fără să îl atingeți. Streamerul va arcui de la condensator la obiect. Dacă obiectul include o lumină, cum ar fi un bec incandescent sau un tub fluorescent, electricitatea care vine din bobina Tesla îl va face să se aprindă.
- Proiectarea și construirea unei bobine Tesla eficiente necesită lucrul cu ecuații matematice destul de complexe. Din fericire, puteți găsi cu ușurință ecuațiile pertinente și calculatoarele online pentru a face calculele implicate.
Avertizări
- Transformatoarele cu semne neon solide, cum ar fi cele fabricate recent, tind să includă un întrerupător de circuit de eroare la masă; prin urmare, nu vor putea acționa bobina.
- Realizarea unei bobine Tesla nu este o sarcină ușoară decât dacă aveți deja cunoștințe de inginerie și electronică.
- Un condensator folosit pentru bobinele Tesla și alte generatoare sau dispozitive de înaltă tensiune și ioni, cum ar fi Lifter, poate acumula și reține cantități masive de energie electrică și poate descărca întreaga energie într-o clipă. Aveți grijă extremă și nu lăsați copiii sau oricine nu are un antrenament adecvat de siguranță să atingă sau să lucreze cu acesta.
