Котушка Тесла
Найпростіший трансформатор Тесла
Найпростіший трансформатор Тесла складається з двох котушок -первинної та вторинної, а також розрядника, конденсатора, тероїда (використовується не завжди) і терміналу.
Первинна котушка зазвичай містить кілька витків дроту великого діаметру або мідної трубки, а вторинна - близько 1000 витків дроту меншого діаметру. Первинна котушка може бути плоскою (горизонтальною), конічної або циліндричної (вертикальною). На відміну від звичайних трансформаторів, тут немає феромагнітного сердечника. Таким чином, взаємоіндукція між двома котушками набагато менша, ніж у трансформаторів з феромагнітним сердечником. Первинна котушка разом з конденсатором утворює коливальний контур, в який включений нелінійний елемент - розрядник.
Вторинна котушка також утворює коливальний контур. Її часто покривають шаром епоксидної смоли або лаку для запобігання електричного пробою.
Таким чином, трансформатор Тесла представляє собою два пов'язаних коливальних контури, що і визначає його властивості та є головною його відмінністю від звичайних трансформаторів. Для його повноцінної роботи ці два коливальних контури повинні бути налаштовані на одну резонансну частоту. Зазвичай в процесі підлаштовують первинний контур під частоту вторинного шляхом зміни ємності конденсатора і числа витків первинної обмотки до отримання максимальної напруги на виході трансформатора.
Принцип роботи
Роботу резонансного трансформатора можна пояснити на прикладі звичайної гойдалки. Якщо її розгойдувати в режимі вимушених коливань, то максимально досягнута амплітуда буде пропорційною до прикладеного зусилля. Якщо ж розгойдувати в режимі вільних, резонансних коливань, то при незначних зусиллях максимальна амплітуда зростає багатократно.
Так і з трансформатором Тесли - в ролі гойдалок виступає вторинний коливальний контур, а в ролі джерела прикладеного зусилля - генератор. «Підштовхування» строго у потрібні моменти часу забезпечує первинний контур або задає генератор (залежно від конструкції)
Види котушок Тесла
Тесла виготовив котушку одного виду, з розрядником. База елементів набагато покращилася, виникло багато видів котушок, за подобою їх також називають котушками Тесла. (Додаток В)
Котушка, що працює на іскровому розряді, має класичну будову, яку використовував сам Нікола Тесла. У цій конструкції елементом комутації є розрядник. Він у малопотужних пристроях виконаний у вигляді двох відрізків товстого провідника, що знаходяться на певній відстані. У пристроях більшої потужності використовуються обертові розрядники складної конструкції з застосуванням електродвигунів. Такі трансформатори використовують при необхідності отримання стримера великої довжини.
Котушка на основі електронної лампи. Подібні трансформатори здатні функціонувати в постійному режимі і видавати розряди великої товщини. Такий тип застосовують для створення розрядів високої частоти. Вони створюють ефект стримера у вигляді факела.
Котушка, в якій використовується напівпровідниковий елемент у вигляді потужного транзистора. Такий вид трансформаторів також здатний функціонувати в постійному режимі. Зовнішня форма стримерів буває різноманітною. Управління з напівпровідниковим ключем простіше, бо існують такі котушки Тесла, які вміють грати музику.
Трансформатор, який має два контури резонансу. В основі будови також лежать напівпровідникові компоненти. Це найбільш складний в налаштуванні і управлінні трансформатор. Він використовується для створення вражаючих ефектів. При цьому великий резонанс виходить в першому контурі. У другому контурі утворюється найбільш яскраві товсті і довгі стримери у вигляді блискавок.
Утворення газових розрядів
Під час роботи котушка Тесла створює гарні ефекти, пов'язані з утворенням різних видів газових розрядів. В цілому котушка Тесла виробляє кілька видів розрядів:
Спарк - це іскровий розряд.
Стримери - тонкі розгалужені канали, що містять іонізовані атоми газу й відщеплені від них вільні електрони. Стример - це, по суті, видима іонізація повітря (світіння іонів), які протікають від терміналу котушки прямо в повітря, не йдучи в землю.
Коронний розряд - світіння іонів повітря в електричному полі високої напруги. Створює гарне блакитнувате світіння навколо високовольтних частин конструкції із великою кривиною поверхні.
Дуговий розряд - утворюється в багатьох випадках. Наприклад, при достатній потужності трансформатора, якщо до його терміналу близько піднести заземлений предмет, між ним і терміналом може спалахнути дуга.
Призначення котушки Тесла
Трансформатор, що збільшує напругу і частоту в багато разів, називається трансформатором Тесла. Енергозберігаючі та люмінесцентні лампи, кінескопи старих телевізорів, зарядка акумуляторів на відстані і багато іншого створено завдяки принципу роботи цього пристрою.
Трансформатор Тесла здатний створювати красиві фіолетові розряди - стримери, що нагадують блискавку, які використовують в розважальних цілях. В процесі роботи утворюється електромагнітне поле, здатне впливати на електронні прилади і навіть на організм людини, а при розрядах в повітрі відбувається хімічний процес з виділенням озону.