Teslas spole, ko 1891. gadā izstrādāja Nikola Tesla, tika izveidota, lai veiktu eksperimentus augstsprieguma elektriskās izlādes radīšanā. Tas sastāv no barošanas avota, kondensatora un spoles transformatoru komplekta tā, lai sprieguma maksimumi mainītos starp abiem, un elektrodi ir iestatīti tā, lai starp tām gaisā lec dzirksteles. Tesla spoli var izmantot no daļiņu paātrinātājiem līdz televizoriem un rotaļlietām, un to var izgatavot no elektronikas veikala aprīkojuma vai no pārpalikušiem materiāliem. Šajā rakstā ir aprakstīts, kā izveidot dzirksteles spraugas Tesla spoli, kas atšķiras no cietvielu Tesla spoles un nevar atskaņot mūziku.
Soļi
1. daļa no 2: Tesla spoles plānošana
1. solis. Pirms tās uzbūvēšanas apsveriet Tesla spoles izmēru, izvietojumu un jaudas prasības
Jūs varat izveidot tik lielu Tesla spoli, cik atļauj jūsu budžets; tomēr zibens spērēm līdzīgās dzirksteles Tesla spoles rada siltumu un paplašina gaisu ap tām (būtībā radot pērkonu). Viņu elektriskie lauki var arī sabojāt elektroniskās ierīces, tāpēc jūs, iespējams, vēlēsities izveidot un darbināt savu Tesla spoli ārpus vietas, piemēram, garāžā vai citā darbnīcā. Jūs arī vēlēsities apsvērt, vai ir lietderīgāk veidot Tesla spoli no komplekta vai savākt materiālus no nulles. Abiem ir priekšrocības un trūkumi izmaksu, būvniecības laika, palīdzības resursu un uzticamības jomā.
Lai noskaidrotu, cik lielu dzirksteles spraugu jūs varat uzņemt vai cik daudz jaudas jums ir nepieciešams, lai tā darbotos, daliet dzirksteles spraugas garumu collās ar 1,7 un kvadrātveida, lai noteiktu ieejas jaudu vatos. (Un otrādi, lai atrastu dzirksteles spraugas garumu, reiziniet jaudas kvadrātsakni vatos ar 1,7.) Tesla spolei, kas rada dzirksteļu spraugu 150 cm (1,5 metri), būtu nepieciešami 1,246 vati. (Tesla spole, izmantojot 1 kilovatu barošanas avotu, radītu gandrīz 54 collu jeb 1,37 metru dzirksteļu atstarpi.)
2. solis. Uzziniet terminoloģiju
Lai izstrādātu un izveidotu Tesla spoli, ir jāizprot daži zinātniski termini un mērvienības. Lai pareizi izgatavotu Tesla spoli, jums būs jāsaprot to mērķis un funkcija. Šeit ir daži termini, kas jums jāzina:
- Kapacitāte ir spēja noturēt elektrisko lādiņu vai elektriskā lādiņa daudzumu, kas tiek uzglabāts noteiktam spriegumam. (Ierīci, kas paredzēta elektriskā lādiņa turēšanai, sauc par kondensatoru.) Kapacitātes mērvienība ir farada (saīsināti "F"). Farads tiek definēts kā 1 ampērsekunde (vai kulons) uz voltu. Parasti kapacitāti mēra mazākās vienībās, piemēram, mikrofaradā (saīsināti "uF"), miljonajā faradā vai pikofaradā (saīsināts pF un dažreiz lasāms kā "uzpūsts"), triljonā daļā.
- Induktivitāte vai pašinduktivitāte ir spriegums, ko elektriskā ķēde nes uz strāvas daudzumu ķēdē. (Augstsprieguma elektrolīnijām, kurām ir augsts spriegums, bet zema strāva, ir augsta induktivitāte.) Induktivitātes mērvienība ir Henrijs (saīsināti "H"). Henrijs ir definēts kā 1 voltsekunde uz strāvas ampēriem. Parasti induktivitāti mēra mazākās vienībās, piemēram, milihenrijā (saīsināti "mH"), Henrija tūkstošdaļā vai mikrohenrijā (saīsināti "uH") - miljonā Henrija.
- Rezonanses frekvence vai rezonanses frekvence ir frekvence, kurā pretestība enerģijas pārnešanai ir minimāla. (Tesla spolei tas ir optimālais darbības punkts elektriskās enerģijas pārnešanai starp primāro un sekundāro spoli.) Rezonanses frekvences mērvienība ir hercs (saīsināti "Hz"), kas definēts kā 1 cikls sekundē. Biežāk rezonanses frekvenci mēra kilohercos (saīsināti "kHz"), un kiloherci ir vienāds ar 1000 herciem.
Solis 3. Apkopojiet nepieciešamās detaļas
Jums būs nepieciešams strāvas padeves transformators, augstas kapacitātes primārais kondensators, dzirksteles spraugas komplekts, zemas induktivitātes primārā induktora spole, augstas induktivitātes sekundārā induktora spole, zemas kapacitātes sekundārais kondensators un kaut kas, kas nomāc vai aizrīs, augstfrekvences trokšņa impulsi, kas rodas, darbojoties Tesla spolei. Plašāku informāciju par detaļām skatiet nākamajā sadaļā "Tesla spoles izgatavošana".
Jūsu barošanas avots/transformators baro caur droseles strāvu primārajai vai tvertnes ķēdei, kas savieno primāro kondensatoru, primāro indukcijas spoli un dzirksteles spraugu. Primārā induktora spole ir novietota blakus sekundārajai ķēdei, kas ir savienota ar sekundāro kondensatoru, bet nav savienota ar to. Kad sekundārais kondensators ir uzkrājis pietiekamu elektrisko lādiņu, no tā izlādējas elektrības strāvas (zibens)
2. daļa no 2: Tesla spoles izgatavošana
Solis 1. Izvēlieties barošanas transformatoru
Jūsu strāvas padeves transformators nosaka, cik lielu Tesla spoli varat izgatavot. Lielākā daļa Tesla spoļu darbojas ar transformatoru, kas rada spriegumu no 5 000 līdz 15 000 voltiem pie strāvas no 30 līdz 100 miliamperiem. Jūs varat iegādāties transformatoru koledžas pārpalikuma veikalā vai internetā, vai arī pārveidot transformatoru no neona zīmes.
2. solis. Izveidojiet primāro kondensatoru
Labākais veids, kā izveidot šo kondensatoru, ir virkni mazu kondensatoru savienot, lai katrs kondensators apstrādātu vienādu daļu no primārās ķēdes kopējā sprieguma. (Tas prasa, lai katram atsevišķam kondensatoram būtu tāda pati kapacitāte kā citiem sērijas kondensatoriem.) Šāda veida kondensatoru sauc par vairāku mini kondensatoru vai MMC.
- Mazus kondensatorus un ar tiem saistītos iztukšošanas rezistorus var iegādāties elektronikas preču veikalos, vai arī varat meklēt keramikas kondensatorus no veciem televizoriem. Jūs varat arī izgatavot kondensatorus no polietilēna un alumīnija folijas loksnēm.
- Lai maksimāli palielinātu izejas jaudu, primārajam kondensatoram jāspēj sasniegt pilnu kapacitāti katrā tam piegādātās jaudas frekvences pusciklā. (60 Hz barošanas avotam tas nozīmē 120 reizes sekundē.)
Solis 3. Izstrādājiet dzirksteles spraugas komplektu
Ja plānojat izveidot vienu dzirksteles spraugu, jums būs nepieciešamas vismaz 6 mm biezas metāla skrūves, lai tās darbotos kā dzirksteles sprauga, lai izturētu siltumu, ko rada elektrības izlāde starp dzirkstelēm. Jūs varat arī virknē savienot vairākas dzirksteles spraugas, izmantot rotējošu dzirksteles spraugu vai izpūst saspiestu gaisu starp dzirkstelēm, lai pazeminātu temperatūru. (Gaisa izpūšanai var izmantot veco putekļsūcēju.)
Solis 4. Izveidojiet primāro induktora spoli
Spole pati būs izgatavota no stieples, taču jums būs nepieciešams kaut kas, lai vītni apvilktu spirāles formā. Vadam jābūt emaljētam vara stieplim, ko varat iegādāties elektrības piegādes veikalā vai kanibalizējot izvadītās ierīces izvades vadu. Objekts, kurā aptiniet vadu, var būt vai nu cilindrisks, piemēram, kartona vai plastmasas caurule, vai konisks, piemēram, veca abažūre.
Vada garums nosaka primārās spoles induktivitāti. Primārajai spolei vajadzētu būt ar zemu induktivitāti, tāpēc tās izgatavošanā izmantosit salīdzinoši maz pagriezienu. Primārajai spolei varat izmantot nepārtrauktas stieples daļas, lai nepieciešamības gadījumā varētu savienot sekcijas kopā, lai pielāgotu induktivitāti
Solis 5. Savienojiet kopā primāro kondensatoru, dzirksteles spraugas komplektu un primāro indukcijas spoli
Tas pabeidz primāro ķēdi.
6. solis. Izveidojiet sekundāro induktora spoli
Tāpat kā ar primāro spoli, jūs aptiniet stiepli ap cilindrisku formu. Sekundārajai spolei jābūt tādai pašai rezonanses frekvencei kā primārajai spolei, lai Tesla spole varētu efektīvi darboties. Tomēr sekundārajai spolei jābūt garākai/garākai par primāro spoli, jo tai jābūt lielākai induktivitātei nekā primārajai spolei, kā arī lai novērstu jebkādu elektrisko izlādi no sekundārās ķēdes, lai tā sāktu un apceptu primāro ķēdi.
Ja jums trūkst materiālu, lai padarītu sekundāro spoli pietiekami augstu, varat to kompensēt, uzbūvējot trieciena sliedi (būtībā zibensnovedēju), lai aizsargātu primāro ķēdi, taču tas nozīmēs, ka lielākā daļa Tesla spoles izplūdes sasniegs trieciena sliedi un nedejo gaisā
7. solis. Izveidojiet sekundāro kondensatoru
Sekundārais kondensators vai izlādes spaile var būt jebkuras apaļas formas, no kurām 2 populārākās ir toruss (gredzena vai virtuļa forma) un lode.
8. solis. Pievienojiet sekundāro kondensatoru sekundārajai indukcijas spolei
Tas pabeidz sekundāro ķēdi.
Jūsu sekundārajai ķēdei jābūt iezemētai atsevišķi no jūsu mājsaimniecības ķēžu zemējuma, kas baro transformatoru, lai novērstu elektriskās strāvas plūsmu no Tesla spoles uz zemi jūsu mājsaimniecības ķēdēm un, iespējams, ceptu visu, kas pievienots šīm kontaktligzdām. Metāla tapas ielaišana zemē ir labs veids, kā to izdarīt
9. solis. Izveidojiet impulsu droseles
Droseles ir vienkārši, mazi induktori, kas neļauj dzirksteles spraugas mezgla radītajiem impulsiem sabojāt barošanas transformatoru. Jūs varat to izgatavot, tinot plānu vara stiepli ap šauru cauruli, piemēram, vienreiz lietojamu lodīšu pildspalvu.
10. solis. Salieciet sastāvdaļas
Novietojiet primāro un sekundāro ķēdi blakus un caur droselēm pievienojiet barošanas transformatoru primārajai ķēdei. Kad esat pievienojis transformatoru, jūsu Tesla spole ir gatava darbam.
Ja primārajai spolei ir pietiekami liels diametrs, sekundāro spoli var iestatīt tās iekšpusē
Padomi
- Lai kontrolētu straumētāju virzienu, kas izplūst no sekundārā kondensatora, novietojiet metāla priekšmetus kondensatora tuvumā, bet nepieskarieties tam. Streamer būs loka no kondensatora uz objektu. Ja objektā ir gaisma, piemēram, kvēlspuldze vai dienasgaismas spuldze, elektrība, kas nāk no Tesla spoles, iedegsies.
- Lai projektētu un izveidotu efektīvu Tesla spoli, ir jāstrādā ar diezgan sarežģītiem matemātiskiem vienādojumiem. Par laimi jūs varat viegli atrast atbilstošos vienādojumus un tiešsaistes kalkulatorus, lai veiktu matemātiku.
Brīdinājumi
- Cietie neona zīmju transformatori, piemēram, nesen ražotie, parasti ietver zemējuma defekta ķēdes pārtraucēju; tāpēc viņi nevarēs darbināt spoli.
- Tesla spoles izgatavošana nav viegls uzdevums, ja vien jums jau nav zināmu inženierzinātņu un elektronikas zināšanu.
- Kondensators, ko izmanto Tesla spolēm un citiem augstsprieguma un jonu ģeneratoriem vai tādām ierīcēm kā Lifter, var uzkrāt un saglabāt milzīgu elektroenerģijas daudzumu un vienā mirklī izlādēt visu enerģiju. Esiet ļoti piesardzīgs un neļaujiet bērniem vai ikvienam, kam nav atbilstošas drošības apmācības, pieskarties vai strādāt ar to.
