Die Tesla-spoel, wat in 1891 deur Nikola Tesla ontwikkel is, is geskep om eksperimente uit te voer om elektriese ontladings met hoë spanning te skep. Dit bestaan uit 'n kragtoevoer, 'n kondensator- en spoel -transformatorstel sodat spanningspieke tussen die twee afwissel, en elektrodes stel sodat vonke tussen hulle deur die lug spring. 'N Tesla -spoel kan gebruik word in toepassings van deeltjieversnellers tot televisies en speelgoed, en kan gemaak word van toerusting vir elektroniese winkels of van oortollige materiaal. Hierdie artikel beskryf hoe u 'n vonkgaping-Tesla-spoel bou, wat verskil van 'n Tesla-spoel in vaste toestand en nie musiek kan speel nie.
Stappe
Deel 1 van 2: Beplanning van 'n Tesla -spoel
Stap 1. Oorweeg die grootte, plasing en kragvereistes van die Tesla -spoel voordat u dit bou
U kan so 'n groot Tesla -spoel bou as wat u begroting toelaat; Die weerligstraalagtige vonke wat Tesla-spoele opwek, wek egter hitte op en brei die lug rondom hulle uit (in wese veroorsaak dit donderweer). Hul elektriese velde kan ook verwoesting veroorsaak met elektroniese toestelle, dus u sal waarskynlik u Tesla-spoel wil bou en laat loop op 'n uit die weg geruime plek, soos 'n motorhuis of ander werkswinkel. U sal ook wil oorweeg of dit meer sin maak om 'n Tesla -spoel uit 'n stel te bou, of om materiaal van nuuts af bymekaar te maak. Albei het voordele en nadele op die gebied van koste, bou tyd, hulpbronne vir hulp en betroubaarheid.
Om te bepaal hoe groot 'n vonkgaping u kan akkommodeer, of hoeveel krag u nodig het om dit te laat werk, deel die lengte van die vonkgaping in duim met 1,7 en vierkant dit om die insetkrag in watt te bepaal. (Omgekeerd, om die vonkgapinglengte te bepaal, vermenigvuldig die vierkantswortel van die krag in watt met 1,7.) 'N Tesla -spoel wat 'n vonkgaping van 150 cm (1,5 cm) skep, sal 1,246 watt benodig. ('N Tesla-spoel wat 'n kragbron van 1 kilowatt gebruik, sal 'n vonkgaping van byna 54 duim of 1,37 meter genereer.)
Stap 2. Leer die terminologie
Om 'n Tesla -spoel te ontwerp en te bou, moet u sekere wetenskaplike terme en maateenhede verstaan. U moet die doel en funksie daarvan verstaan om 'n Tesla -spoel behoorlik te maak. Hier is 'n paar van die terme wat u moet ken:
- Kapasitansie is die vermoë om 'n elektriese lading te hou of die hoeveelheid elektriese lading wat vir 'n gegewe spanning gestoor word. ('N Toestel wat ontwerp is om 'n elektriese lading te hou, word 'n kondensator genoem.) Die meeteenheid vir kapasitansie is die farad (afgekort "F"). 'N Farad word gedefinieer as 1 ampère-sekonde (of coulomb) per volt. Gewoonlik word kapasitansie gemeet in kleiner eenhede, soos die mikrofarad (afgekort "uF"), 'n miljoenste van 'n farad, of die picofarad (afgekort pF en soms gelees as "blaas"), 'n biljoenste van 'n farad.
- Induktansie, of selfinduktansie, is hoeveel spanning 'n elektriese stroombaan per hoeveelheid stroom in die stroombaan dra. (Hoëspanningskraglyne, wat 'n hoë spanning maar 'n lae stroom dra, het 'n hoë induktansie.) Die meeteenheid vir induktansie is die henry (afgekort "H"). 'N Henry word gedefinieer as 1 volt-sekonde per ampère stroom. In die algemeen word induktansie gemeet in kleiner eenhede, soos die millihenry (afgekort "mH"), 'n duisendste van 'n henry, of die microhenry (afgekort "uH"), 'n miljoenste van 'n henry.
- Resonante frekwensie, of resonansfrekwensie, is die frekwensie waarteen die weerstand teen oordrag van energie tot 'n minimum beperk word. (Vir 'n Tesla -spoel is dit die optimale werkpunt vir die oordrag van elektriese energie tussen die primêre en sekondêre spoele.) Die meeteenheid vir die resonante frekwensie is die hertz (afgekort "Hz"), gedefinieer as 1 siklus per sekonde. Meer algemeen word die resonante frekwensie gemeet in kilohertz (afgekort "kHz"), met 'n kilohertz gelyk aan 1000 hertz.
Stap 3. Versamel die dele wat u benodig
U benodig 'n kragtoevoer-transformator, 'n hoë-kapasitansie primêre kapasitor, 'n vonkgaping, 'n lae-induktansie primêre induktorspoel, 'n hoë-induktansie sekondêre induktorspoel, 'n lae-kapasitansie sekondêre kondensator en iets om te onderdruk, of te verstik, die hoëfrekwensie-geraaspulse wat ontstaan wanneer die Tesla-spoel werk. Vir meer inligting oor die onderdele, sien die volgende afdeling "Maak 'n Tesla -spoel."
U kragbron/transformator voer krag deur die verstikkers na die primêre of tenkbaan wat die primêre kapasitor, primêre induktorspoel en vonkgaping verbind. Die primêre induktorspoel word aangrensend aan die induktorspoel van die sekondêre stroombaan, wat aan die sekondêre kapasitor gekoppel is, geplaas, maar nie daaraan gekoppel nie. Sodra die sekondêre kondensator voldoende elektriese lading opgebou het, stroom die stroompies (weerligstrale) daaruit
Deel 2 van 2: Maak 'n Tesla -spoel
Stap 1. Kies u transformator van die kragtoevoer
Jou transformator van die kragtoevoer bepaal hoe groot jy jou Tesla -spoel kan maak. Die meeste Tesla -spoele werk met 'n transformator wat 'n spanning tussen 5 000 en 15 000 volt met 'n stroom tussen 30 en 100 milliamperes uitskakel. U kan 'n transformator verkry by 'n universiteitsoorskotwinkel of vanaf die internet, of die transformator kannibaliseer vanaf 'n neonbord.
Stap 2. Maak die primêre kapasitor
Die beste manier om hierdie kondensator te skep, is om 'n aantal klein kondensators in serie te bedraad, sodat elke kapasitor 'n gelyke deel van die totale spanning van die primêre stroombaan hanteer. (Dit vereis dat elke individuele kapasitor dieselfde kapasitansie het as die ander kapasitors in die reeks.) Hierdie tipe kapasitor word 'n multi-mini-kapasitor of MMC genoem.
- Klein kondensators, en die gepaardgaande ontluchtingsweerstands, kan by elektroniese voorraadwinkels verkry word, of u kan keramiek -kondensators van ou televisiestelle soek. U kan ook die kondensators uit velle poliëtileen en aluminiumfoelie maak.
- Om die kraglewering te maksimeer, moet die primêre kapasitor elke halfsiklus van die frekwensie van die krag wat aan hom verskaf word, sy volle kapasiteit kan bereik. (Vir 'n 60 Hz -kragtoevoer beteken dit 120 keer per sekonde.)
Stap 3. Ontwerp die vonkgaping
As u 'n enkele vonkgaping beplan, benodig u metaalboute van ten minste 'n kwartduim (6 millimeter) dik om as die vonkgaping te dien om die hitte wat opgewek word deur elektrisiteit tussen die vonke te weerstaan. U kan ook verskeie vonkgapings in serie bedek, 'n roterende vonkgaping gebruik of saamgeperste lug tussen die vonke blaas om die temperatuur te matig. ('N Ou stofsuier kan gebruik word om die lug te blaas.)
Stap 4. Bou die primêre induktorspoel
Die spoel self is van draad gemaak, maar jy sal iets nodig hê om die draad in 'n spiraalvorm te draai. Die draad moet geëmailleerde koperdraad wees, wat u by 'n elektriese voorraadwinkel kan kry of deur die uitlaatkoord van 'n weggooide toestel te kannibaliseer. Die voorwerp waarmee u die draad draai, kan óf silindries wees, soos 'n karton of plastiekbuis, of konies, soos 'n ou lampskerm.
Die lengte van die koord bepaal die induktansie van die primêre spoel. Die primêre spoel moet 'n lae induktansie hê, so jy sal relatief min draaie gebruik om dit te maak. U kan nie-deurlopende dele van die draad vir die primêre spoel gebruik, sodat u gedeeltes soos nodig kan haak om die induktansie op die vlieg aan te pas
Stap 5. Koppel die primêre kapasitor, vonkgaping en primêre induktorspoel aan mekaar
Dit voltooi die primêre kring.
Stap 6. Bou die sekondêre induktorspoel
Soos met die primêre spoel, draai jy draad om 'n silindriese vorm. Die sekondêre spoel moet dieselfde resonante frekwensie hê as die primêre spoel sodat die Tesla -spoel doeltreffend kan werk. Die sekondêre spoel moet egter langer/langer as die primêre spoel wees, want dit moet 'n groter induktansie as die primêre spoel hê, en ook om te voorkom dat elektriese ontlading van die sekondêre stroombaan die primêre stroombaan tref en braai.
As u nie die materiaal het om die sekondêre spoel lank genoeg te maak nie, kan u vergoed deur 'n treinspoor (in wese 'n weerligstraal) te bou om die primêre stroombaan te beskerm, maar dit beteken dat die meeste ontladings van die Tesla -spoel die treinspoor sal tref en dans nie in die lug nie
Stap 7. Maak die sekondêre kapasitor
Die sekondêre kapasitor, of ontladingsaansluiting, kan enige ronde vorm hê, waarvan die twee die gewildste die torus (ring- of doughnutvorm) en die bol is.
Stap 8. Heg die sekondêre kapasitor aan die sekondêre induktorspoel
Dit voltooi die sekondêre stroombaan.
U sekondêre stroombaan moet afsonderlik van die aarding vir u huishoudelike stroombane geaard word, wat die transformator van krag voorsien om te verhoed dat 'n stroom elektriese stroom van die Tesla -spoel na die grond beweeg vir u huishoudelike stroombane en moontlik enigiets wat in die afsetpunte gekoppel is, braai. Dit is 'n goeie manier om 'n metaalpiek in die grond te jaag
Stap 9. Bou die polsslag
Chokes is eenvoudige, klein induktors wat die impulse wat deur die vonkgaping veroorsaak word, weerhou van die transformator van die kragtoevoer. U kan een maak deur 'n dun koperdraad om 'n smal buis te draai, soos 'n wegwerppen.
Stap 10. Monteer die komponente
Plaas die primêre en sekondêre stroombane langs mekaar en verbind die kragtoevoer -transformator deur die chokes met die primêre stroombaan. Sodra u die transformator ingeprop het, is u Tesla -spoel gereed om te werk.
As die primêre spoel voldoende groot deursnee het, kan die sekondêre spoel daarin geplaas word
Wenke
- Om die rigting van die streamers wat uit die sekondêre kondensator uitbars, te beheer, moet u metaalvoorwerpe naby die kapasitor plaas, maar nie raak nie. Die streamer sal van die kapasitor na die voorwerp boog. As die voorwerp 'n lig bevat, soos 'n gloeilamp of 'n fluoresserende buis, sal die elektrisiteit wat uit die Tesla -spoel kom, laat brand.
- Om 'n doeltreffende Tesla -spoel te ontwerp en te bou, moet met redelik komplekse wiskundige vergelykings gewerk word. Gelukkig kan u die relevante vergelykings en aanlynrekenaars maklik vind om die betrokke wiskunde te doen.
Waarskuwings
- Soliede Neon -bordtransformators, soos onlangs vervaardigde, bevat gewoonlik 'n onderbrekingsonderbreker; daarom sal hulle nie die spoel kan bestuur nie.
- Dit is nie 'n maklike taak om 'n Tesla -spoel te maak nie, tensy u reeds oor ingenieurs- en elektroniese kennis beskik.
- 'N Kondensator wat vir Tesla -spoele en ander hoogspannings- en ioonopwekkers of toestelle soos Lifter gebruik word, kan groot hoeveelhede elektriese energie ophoop en behou en alle energie in 'n oogwink ontlaai. Wees uiters versigtig en moenie toelaat dat kinders of iemand wat nie die nodige veiligheidsopleiding het nie, dit raak of daarmee werk.
