Tesla-spolen utvecklades 1891 av Nikola Tesla och skapades för att utföra experiment för att skapa högspännings elektriska urladdningar. Den består av en strömförsörjning, en kondensator och spoltransformatoruppsättning så att spänningstopparna växlar mellan de två och elektroderna ställs in så att gnistor hoppar mellan dem genom luften. Används i applikationer från partikelacceleratorer till tv -apparater och leksaker, en Tesla -spole kan tillverkas av elektronikbutikutrustning eller av överskottsmaterial. Den här artikeln beskriver hur man bygger en gnistgap Tesla-spole, som skiljer sig från en Tesla-spole i solid state och inte kan spela musik.
Steg
Del 1 av 2: Planering av en Tesla -spole
Steg 1. Tänk på storleken, placeringen och kraven på Tesla -spolen innan du bygger den
Du kan bygga en så stor Tesla -spole som din budget tillåter; emellertid genererar de blixtliknande gnistor Tesla-spolar värme och expanderar luften runt dem (i huvudsak skapar åska). Deras elektriska fält kan också förstöra elektroniska enheter, så du kommer förmodligen att bygga och driva din Tesla-spole på en avlägsen plats, till exempel ett garage eller annan verkstad. Du kommer också att vilja överväga om det är mer meningsfullt att bygga en Tesla -spole från ett kit eller samla material från grunden. Båda har fördelar och nackdelar inom områdena kostnad, byggtid, resurser för hjälp och tillförlitlighet.
För att räkna ut hur stort gnistgap du kan rymma, eller hur mycket effekt du behöver för att få det att fungera, dela längden på gnistgapet i tum med 1,7 och kvadrera det för att bestämma ingångseffekten i watt. (Omvänt, för att hitta gnistgaplängden, multiplicera kvadratroten av effekten i watt med 1,7.) En Tesla -spole som skapar ett gnistgap på 150 cm (1,5 meter) skulle kräva 1, 246 watt. (En Tesla-spole som använder en strömkälla på 1 kilowatt skulle generera ett gnistgap på nästan 54 tum eller 1,37 meter.)
Steg 2. Lär dig terminologin
Att designa och bygga en Tesla -spole kräver förståelse för vissa vetenskapliga termer och måttenheter. Du måste förstå deras syfte och funktion för att korrekt göra en Tesla -spole. Här är några av de termer du behöver veta:
- Kapacitans är förmågan att hålla en elektrisk laddning eller mängden elektrisk laddning lagrad för en given spänning. (En enhet som är konstruerad för att hålla en elektrisk laddning kallas en kondensator.) Måttenheten för kapacitans är faraden (förkortad "F"). En farad definieras som 1 ampere-sekund (eller coulomb) per volt. Vanligtvis mäts kapacitans i mindre enheter, till exempel mikrofaraden (förkortad "uF"), en miljonedel av en farad eller picofarad (förkortad pF och ibland läst som "puff"), en biljonedel av en farad.
- Induktans, eller självinduktans, är hur mycket spänning en elektrisk krets bär per strömmen i kretsen. (Högspänningsledningar, som bär en hög spänning men en låg ström, har hög induktans.) Måttenheten för induktans är henry (förkortat "H"). En henry definieras som 1 volt-sekund per ampere ström. Vanligtvis mäts induktans i mindre enheter, till exempel millihenry (förkortat "mH"), en tusendel av en henry eller mikrohenry (förkortad "uH"), en miljonedel av en henry.
- Resonantfrekvens, eller resonansfrekvens, är den frekvens vid vilken motståndet mot överföring av energi är minst. (För en Tesla -spole är detta en optimal arbetspunkt för överföring av elektrisk energi mellan primära och sekundära spolar.) Måttenheten för resonansfrekvensen är hertz (förkortad "Hz"), definierad som 1 cykel per sekund. Mer vanligt mäts resonansfrekvensen i kilohertz (förkortat "kHz"), med ett kilohertz lika med 1000 hertz.
Steg 3. Samla de delar du behöver
Du behöver en strömförsörjningstransformator, en högkapacitans primärkondensator, en gnistgapsenhet, en låginduktans primär induktorspole, en höginduktans sekundär induktorspole, en lågkapacitans sekundär kondensator och något att undertrycka eller kväva, högfrekventa bruspulser som skapas när Tesla-spolen fungerar. Mer information om delarna finns i nästa avsnitt "Att göra en Tesla -spole".
Din strömkälla/transformator matar ström via drosslarna till primär- eller tankkretsen, som ansluter primärkondensatorn, primärinduktorspolen och gnistgapsenheten. Den primära induktorspolen är placerad intill, men inte ansluten till, induktorspolen i den sekundära kretsen, som är ansluten till den sekundära kondensatorn. När den sekundära kondensatorn har byggt upp tillräcklig elektrisk laddning, laddas strömningar av el (blixtar) ur den
Del 2 av 2: Att göra en Tesla -spole
Steg 1. Välj din strömförsörjningstransformator
Din strömförsörjningstransformator avgör hur stor du kan göra din Tesla -spole. De flesta Tesla -spolar fungerar med en transformator som släpper ut en spänning mellan 5 000 till 15 000 volt vid en ström mellan 30 och 100 milliamper. Du kan skaffa en transformator från en högskolebutik eller från Internet, eller kannibalisera transformatorn från ett neonskylt.
Steg 2. Gör den primära kondensatorn
Det bästa sättet att skapa denna kondensator är att koppla ett antal små kondensatorer i serie så att varje kondensator hanterar en lika stor andel av den primära kretsens totala spänning. (Detta kräver att varje enskild kondensator har samma kapacitans som de andra kondensatorerna i serien.) Denna typ av kondensator kallas en multi-mini-kondensator eller MMC.
- Små kondensatorer och tillhörande blödningsmotstånd kan fås från elektronikbutiker, eller så kan du söka efter keramiska kondensatorer från gamla tv -apparater. Du kan också göra kondensatorerna av ark av polyeten och aluminiumfolie.
- För att maximera uteffekten bör den primära kondensatorn kunna nå sin fulla kapacitans varje halvcykel av frekvensen för den effekt som tillförs den. (För en 60 Hz strömförsörjning betyder det 120 gånger varje sekund.)
Steg 3. Utforma gnistgapsenheten
Om du planerar ett enda gnistgap behöver du metallbultar som är minst 6 mm tjocka för att fungera som gnistgapet för att motstå värmen som genereras av utsläpp av elektricitet mellan gnistor. Du kan också leda flera gnistgap i serie, använda ett roterande gnistgap eller blåsa tryckluft mellan gnistor för att måtta temperaturen. (En gammal dammsugare kan användas för att blåsa luften.)
Steg 4. Bygg den primära induktorspolen
Själva spolen kommer att vara gjord av tråd, men du behöver något för att linda tråden runt i en spiralform. Tråden bör vara emaljerad koppartråd, som du kan få från en elförsörjningsbutik eller genom att kannibalisera utloppssladden från en kasserad apparat. Objektet du lindar tråden runt kan antingen vara cylindriskt, till exempel en kartong eller ett plaströr, eller koniskt, till exempel en gammal lampskärm.
Sladdens längd bestämmer induktansen hos primärspolen. Primärspolen bör ha en låg induktans, så du kommer att använda relativt få varv för att göra den. Du kan använda icke-kontinuerliga sektioner av tråd för primärspolen, så att du kan koppla ihop sektioner efter behov för att justera induktansen på flugan
Steg 5. Anslut den primära kondensatorn, gnistgapsenheten och den primära induktorspolen tillsammans
Detta slutför den primära kretsen.
Steg 6. Bygg den sekundära induktorspolen
Som med den primära spolen lindar du tråd runt en cylindrisk form. Den sekundära spolen måste ha samma resonansfrekvens som den primära spolen för att Tesla -spolen ska fungera effektivt. Emellertid måste sekundärspolen vara högre/längre än primärspolen eftersom den måste ha en större induktans än primärspolen, och också för att förhindra elektrisk urladdning från sekundärkretsen för att slå och steka den primära kretsen.
Om du saknar material för att göra sekundärspolen tillräckligt hög kan du kompensera genom att bygga en slagskena (i huvudsak en blixtstång) för att skydda den primära kretsen, men det kommer att innebära att de flesta av Tesla -spolens urladdningar kommer att träffa slagskenan och inte dansa i luften
Steg 7. Gör den sekundära kondensatorn
Den sekundära kondensatorn eller urladdningsterminalen kan ha vilken rund form som helst, varvid de två mest populära är torus (ring- eller munkform) och sfären.
Steg 8. Fäst den sekundära kondensatorn på den sekundära induktorspolen
Detta slutför den sekundära kretsen.
Din sekundära krets bör jordas separat från jordningen för dina hushållskretsar som levererar ström till transformatorn för att förhindra att en ström av elektrisk ström rinner från Tesla -spolen till marken för dina hushållskretsar och eventuellt steker allt som är anslutet till dessa uttag. Att köra en metallspets i marken är ett bra sätt att göra detta
Steg 9. Bygg pulsdrosslarna
Chokes är enkla, små induktorer som hindrar pulserna som skapas av gnistgapsenheten från att förstöra strömförsörjningstransformatorn. Du kan göra en genom att linda tunn koppartråd runt ett smalt rör, till exempel en kulspetspenna.
Steg 10. Montera komponenterna
Placera de primära och sekundära kretsarna bredvid varandra och anslut strömförsörjningstransformatorn till den primära kretsen genom drosslarna. När du har anslutit transformatorn är din Tesla -spole redo att köras.
Om primärspolen har tillräckligt stor diameter kan sekundärspolen ställas in i den
Tips
- Placera metallföremål nära, men inte vidröra, kondensatorn för att styra riktningen för de streamers som bryter ut från den sekundära kondensatorn. Streameren kommer att böja från kondensatorn till objektet. Om objektet innehåller ett ljus, till exempel en glödlampa eller lysrör, kommer den elektricitet som kommer från Tesla -spolen att tända.
- Att designa och bygga en effektiv Tesla -spole kräver arbete med ganska komplexa matematiska ekvationer. Lyckligtvis kan du enkelt hitta de relevanta ekvationerna och onlinekalkylatorerna för att göra matten.
Varningar
- Massiva neonskylttransformatorer, såsom nyligen tillverkade, tenderar att inkludera en jordfelsbrytare; därför kommer de inte att kunna styra spolen.
- Att göra en Tesla -spole är inte en lätt uppgift om du inte redan har några tekniska och elektroniska kunskaper.
- En kondensator som används för Tesla -spolar och andra högspännings- och jongeneratorer eller enheter som Lifter kan ackumulera och behålla massiva mängder elektrisk energi och ladda ur all energi på ett ögonblick. Var ytterst försiktig och låt inte barn eller någon som inte har någon ordentlig säkerhetsutbildning vidröra eller arbeta med det.
