Nikola Tesla poolt 1891. aastal välja töötatud Tesla mähis loodi katsete tegemiseks kõrgepinge elektrilahenduste loomiseks. See koosneb toiteallikast, kondensaatorist ja mähistrafost, mis on seatud nii, et pinge tipud vahelduvad nende kahe vahel, ja elektroodidest, mis on seatud nii, et sädemed hüppavad nende vahel õhu kaudu. Tesla pooli, mida kasutatakse osakeste kiirenditest televiisorite ja mänguasjadeni, saab valmistada elektroonikakaupluste seadmetest või materjalide ülejääkidest. Selles artiklis kirjeldatakse, kuidas luua sädevahega Tesla mähis, mis erineb pooljuht Tesla mähist ega suuda muusikat esitada.
1
Enne Tesla mähise ehitamist kaaluge selle suurust, paigutust ja võimsusnõudeid. Saate ehitada nii suure Tesla mähise, kui teie eelarve lubab; välgunooled sädemed Tesla mähised aga tekitavad soojust ja paisuvad enda ümber õhku (sisuliselt tekitavad äikest). Nende elektriväljad võivad ka elektroonikaseadmeid hävitada, nii et tõenäoliselt soovite oma Tesla mähise ehitada ja käivitada eemal asuvas kohas, näiteks garaažis või muus töökojas. Samuti peaksite kaaluma, kas on mõttekam ehitada Tesla mähis komplektist või koguda materjale nullist. Mõlemal on eelised ja puudused kulude, ehitusaja, abiressursside ja usaldusväärsuse osas. Et välja selgitada, kui suurt sädemevahet suudate mahutada või kui palju võimsust selle toimimiseks vajate, jagage sädemevahe pikkus tollides 1,7-ga ja jagage see ruuduga, et määrata sisendvõimsus vattides. (Seevastu sädemevahe pikkuse leidmiseks korrutage võimsuse ruutjuur vattides 1,7-ga.) Tesla mähis, mis loob 60 tolli (150 × cm) (1,5 meetrit) sädemevahe, vajaks 1246 vatti. (1-kilovatist toiteallikat kasutav Tesla mähis tekitaks peaaegu 54 tolli ehk 1,37 meetri sädemevahe.)
2
Õppige terminoloogiat. Tesla mähise projekteerimine ja ehitamine eeldab teatud teaduslike terminite ja mõõtühikute mõistmist. Tesla mähise õigeks tegemiseks peate mõistma nende eesmärki ja funktsiooni. Siin on mõned terminid, mida peate teadma: Mahtuvus on võime hoida elektrilaengut või teatud pinge jaoks salvestatud elektrilaengu kogust. (Seadet, mis on ette nähtud elektrilaengu hoidmiseks, nimetatakse kondensaatoriks.) Mahtuvuse mõõtühikuks on farad (lühendatult “F”). Farad on määratletud kui 1 ampersekund (või kulon) volti kohta. Tavaliselt mõõdetakse mahtuvust väiksemates ühikutes, nagu mikrofarad (lühendatult “uF”), miljondik faraadist või pikofarad (lühendatult pF ja mõnikord loetakse “puff”), triljondik faraadist. Induktiivsus või iseinduktiivsus on see, kui palju pinget elektriahel vooluhulga kohta ahelas kannab. (Kõrgepingelised elektriliinid, mis kannavad kõrget pinget, kuid väikese vooluga, on suure induktiivsusega.) Induktiivsuse mõõtühikuks on henry (lühendatult “H”). Henry on määratletud kui 1 volt-sekund voolu ampri kohta. Tavaliselt mõõdetakse induktiivsust väiksemates ühikutes, nagu millihenry (lühendatult “mH”), henry tuhandik või mikrohenry (lühendatult “uH”), miljondik henryst. Resonantssagedus ehk resonantssagedus on sagedus, mille juures energia ülekandetakistus on minimaalne. (Tesla mähise puhul on see optimaalne tööpunkt elektrienergia ülekandmiseks primaar- ja sekundaarmähise vahel.) Resonantssageduse mõõtühik on herts (lühendatult “Hz”), mis on määratletud kui 1 tsükkel sekundis. Enamasti mõõdetakse resonantssagedust kilohertsides (lühendatult “kHz”), kusjuures kiloherts on võrdne 1000 hertsiga.
3
Koguge kokku vajalikud osad. Teil on vaja toiteallika trafot, suure mahtuvusega primaarkondensaatorit, sädevahekomplekti, madala induktiivsusega primaarpooli pooli, suure induktiivsusega sekundaarpooli, väikese mahtuvusega sekundaarkondensaatorit ja midagi, mida summutada või summutada. , Tesla mähise töötamisel tekkivad kõrgsageduslikud müraimpulsid. Lisateavet osade kohta leiate järgmisest jaotisest “Tesla mähise valmistamine”. Teie toiteallikas/trafo toidab drosselite kaudu primaarkondensaatorit või paagi vooluringi, mis ühendab primaarkondensaatori, primaarse induktiivpooli ja sädemevahe koostu. . Primaarpooli induktiivpool asetatakse sekundaarkondensaatoriga ühendatud sekundaarahela induktiivpooli kõrvale, kuid ei ole sellega ühendatud. Kui sekundaarne kondensaator on kogunud piisava elektrilaengu, tühjenevad sellest elektrivoolud (piksenooled).
4
Valige oma toiteallika trafo. Teie toiteallika trafo määrab, kui suureks saate oma Tesla mähise teha. Enamik Tesla mähiseid töötab trafoga, mis annab välja pinge vahemikus 5000 kuni 15 000 volti vooluga vahemikus 30 kuni 100 milliamprit. Trafo saate hankida ülikooli ülejäägi poest või Internetist või kannibaliseerida trafo neoonmärgist.
5
Valmistage esmane kondensaator. Parim viis selle kondensaatori loomiseks on ühendada mitu väikest kondensaatorit järjestikku nii, et iga kondensaator saaks võrdse osa primaarahela kogupingest. (See eeldab, et igal üksikul kondensaatoril on sama mahtuvus kui teistel seeria kondensaatoritel.) Sellist tüüpi kondensaatoreid nimetatakse multi-mini-kondensaatoriteks või MMC-ks. Väikesed kondensaatorid ja nendega seotud tühjendustakistid on saadaval elektroonikavarustusest. kauplustes või otsige vanade televiisorite keraamilisi kondensaatoreid. Kondensaatorid saate valmistada ka polüetüleen- ja alumiiniumfooliumist lehtedest. Väljundvõimsuse maksimeerimiseks peaks primaarkondensaator suutma saavutada oma täismahtuvuse iga talle antava toite sageduse pooltsükli jooksul. (60 Hz toiteallika puhul tähendab see 120 korda sekundis.)
6
Projekteerige sädevahekomplekt. Kui plaanite kasutada ühte sädemevahet, vajate vähemalt veerandtollise (6 millimeetri) paksuseid metallpolte, mis toimiksid sädemevahena, et taluda sädemete vahelt elektri väljavoolust tekkivat soojust. Temperatuuri mõõdukaks muutmiseks võite ühendada ka mitu sädemevahet järjestikku, kasutada pöörlevat sädemevahet või puhuda sädemete vahele suruõhku. (Õhu puhumiseks võib kasutada vana tolmuimejat.)
7
Ehitage esmane induktiivpool. Mähis ise on valmistatud traadist, kuid teil on vaja midagi, mis traadi spiraalselt ümber keeraks. Traat peaks olema emailitud vasktraat, mille saate elektritarvete poest või hävitades kasutuselt kõrvaldatud seadme väljalaskejuhtme. Objekt, mille ümber traadi mähite, võib olla kas silindriline, näiteks papp- või plasttoru, või kooniline, näiteks vana lambivari. Juhtme pikkus määrab primaarmähise induktiivsuse. Primaarmähisel peaks olema madal induktiivsus, nii et te kasutate selle tegemisel suhteliselt vähe pööreid. Primaarmähise jaoks võite kasutada mittepidevaid juhtmelõike, et saaksite osi vastavalt vajadusele kokku haakida, et induktiivsust käigupealt reguleerida.
8
Ühendage primaarkondensaator, sädemevahe koost ja primaarpooli pool kokku. See lõpetab primaarahela.
9
Ehitage sekundaarse induktiivpooli mähis. Nagu ka primaarmähise puhul, mähite traadi ümber silindrilise kuju. Sekundaarsel mähisel peab olema sama resonantssagedus kui primaarmähisel, et Tesla mähis töötaks tõhusalt. Siiski peab sekundaarmähis olema primaarmähisest kõrgem/pikem, kuna sellel peab olema suurem induktiivsus kui primaarmähisel, ning samuti selleks, et sekundaarahelast ei tekiks elektrilahendust, mis lööks primaarahelasse. materjale, et sekundaarmähis oleks piisavalt kõrge, saate seda kompenseerida primaarahela kaitsmiseks löögirööpa (sisuliselt piksevarda) ehitamisega, kuid see tähendab, et suurem osa Tesla mähise tühjenemist tabab löögisiini ega tantsi õhku.
10
Tehke sekundaarne kondensaator. Sekundaarne kondensaator või tühjendusklemm võib olla mis tahes ümmarguse kujuga, kusjuures kaks populaarseimat on toru (rõnga või sõõriku kuju) ja kera.
11
Kinnitage sekundaarne kondensaator sekundaarse induktiivpooli poolile. See lõpetab sekundaarahela. Teie sekundaarahel tuleb maandada eraldi trafot toitega varustavate majapidamisahelate maandusest, et vältida elektrivoolu liikumist Tesla mähiselt teie majapidamisahelate jaoks maapinnale ja võimalike vooluvõrkude praadimist. nendesse müügikohtadesse. Metallist naelu maasse löömine on hea viis selleks.
12
Ehitage pulsi drosselid. Drosselid on lihtsad väikesed induktiivpoolid, mis hoiavad sädevahesõlme tekitatud impulsse toiteallika trafo lõhkumast. Saate seda teha, kerides õhukese vasktraadi ümber kitsa toru, näiteks ühekordse pastapliiatsi.
13
Pange komponendid kokku. Asetage primaar- ja sekundaarahel kõrvuti ning ühendage toiteallika trafo primaarahelaga läbi drosselite. Pärast trafo ühendamist on teie Tesla mähis töövalmis. Kui primaarmähis on piisavalt suure läbimõõduga, saab sekundaarmähise selle sisse seada.