расчет параметров катушки тесла программа
Поиск оптимального конструктива катушки Теслы
Поиск оптимального конструктива катушки Теслы
Занесём в Таблицу 1 параметры катушек, которые были намотаны и испытаны.
Таблица 1 Результаты измерений и расчётов параметров катушек.
Собствен. ёмкость, пФ
Диаметр каркаса D =0,05 м, диаметр провода d = 0,00040 м
Диаметр каркаса D =0,05 м, диаметр провода d = 0,00063 м
1.1. В литературе приводится достаточно точная формула для расчёта индуктивности цилиндрической катушки (для намотки без принудительного шага, то есть, виток к витку), у которой длина намотки больше диаметра каркаса:
L = 0,01*Dкат*W2/(h/Dкат+0,44), (1)
где L – индуктивность, мкГн, Dкат – диаметр катушки, см, (как оказалось, всё же между центрами витков) h – длина намотки, см, W – количество витков.
Собственная емкость катушки приближенно рассчитывается по формуле:
В литературе для однослойной неэкранированной катушки приводится более точная формула:
Из формулы следует, что при сплошной намотке собственная ёмкость катушки зависит только от диаметра каркаса и применяемого провода.
Толщина изоляции для провода 0,35 мм равна 0,050 мм, и для него
α1 = τ1/d01 = (0,35 + 2*0,050) /0,35 = 1,29,
α2 = τ2/d02 = (0,56 + 2*0,063) /0,56 = 1,22.
Проверим, насколько совпадают расчёты по этой формуле с реально измеренными для наших катушек.
Таблица 2 Сравнение измерений и расчётов параметров катушек.
Собственная ёмкость, пФ
Диаметр каркаса D =0,05 м, диаметр провода d = 0,00040 м
Диаметр каркаса D =0,05 м, диаметр провода d = 0,00062 м
Диаметр каркаса D =0,032 м,
Диаметр провода d = 0,00040 м
Диаметр провода d = 0,00062 м
Диаметр каркаса D =0,11 м,
Диаметр провода d = 0,00040 м
Диаметр провода d = 0,00062 м
1.2. Построим график зависимости индуктивности L от длины намотки h. Для этого в формуле (1) выразим количество витков через диаметр провода с изоляцией d и длину намотки h, (здесь D – диаметр каркаса):
Графики зависимости индуктивности катушки от длины намотки для трубы диаметром 5 см приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Графики зависимости индуктивности от длины намотки.
Собственно, графики просто показывают, что зависимость индуктивности однослойных катушек, при длине намотки больше диаметра каркаса, практически линейная. Это вроде как для справки, иногда полезно знать.
Частота LC-резонанса определяется по формуле:
fLC = 1 / 2*p*Ö(L*C), длина волны, соответственно, будет равна:
L представим в виде выражения (3), с учётом того, что это выражение даёт результат в мкГн, а нам нужно в Гн:
λ LC = c / fLC = c*2*p*Ö(L*C) = c*2*p*Ö[0,01*(D+d)*(h/d)2/(h/(D+d)+0,44)]=
а ёмкость – согласно расчёту по формуле (2)
1.3.1. Подставив в выражение (4) численные значение диаметра каркаса, 5 см, внешний диаметр провода (в см) и соответствующую ему ёмкость, получим формулы для построения графиков зависимости длины волны с частотой LC-резонанса от длины намотки:
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ LC1 = 299792458*2*p*10-3*0,1*(h/0,04)*Ö[5,04*3,04*10-12 / (h/5,04+0,44)] =
= 0,299792458*2*p*2,5*h*3,9/Ö(h/5,04+0,44) = 18,37*h/Ö(h/5,04+0,44) (5)
— для провода d02 = 0,56 мм:
λ LC2 = 299792458*2*p*10-3*0,1*(h/0,063)*Ö[5,063*3,48*10-12/(h/5,063+0,44)] =
Для построения графиков зависимости длины волны ¼-волнового резонанса в проводе катушки от длины намотки, выразим длину провода через длину намотки (при коэффициенте замедления равном 1), с учётом того, что величину h необходимо представлять в см:
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ ЧВ1 = 4*p*(D+d1)*0,01*h/d1 = 4*p*0,0504*0,01*h/0,0004 = 15,83*h; (7)
— для провода d02 = 0,56 мм:
λ ЧВ2 = 4*p*(D+d2)*0,01*h/d2 = 4*p*0,05063*0,01*h/0,00063 = 10,1*h. (8)
Вид формул для программы AGrapher:
18.37*x/sqrt(x/5+0.44) 15.83*x 15.83*x/0.8
12.67*x/sqrt(x/5+0.44) 10.1*x 10.1*x/0.8
Графики зависимости длины волны с частотой LC-резонанса от длины намотки и длины волны ¼-волнового резонанса в проводе катушки, намотанной на круглой трубе диаметром 50 мм, представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Графики зависимости длины волны с частотой LC-резонанса и ¼-волнового резонанса от длины намотки для трубы 50 мм.
Заметим, что для обоих проводов совпадение резонансов возможно при длине намотки, близкой к диаметру трубы. При этом использованная нами формула (3) имеет пониженную точность.
1.3.2. Интересно построить аналогичные графики для другого диаметра трубы, например, 32 мм. Для этого необходимо по формуле (2) рассчитать собственную ёмкость катушек на трубе диаметром 32 мм для обоих проводов.
Приводить здесь расчёты ёмкостей не будем. Рассчитанные значения занесены в таблицу 1.
А расчёты длины волны повторим. Чтобы можно было потом проверить.
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ LC1 = 299792458*2*p*10-3*0,1*(h/0,04)*Ö[3,24*1,95*10-12 / (h/3,24+0,44)] =
= 0,299792458*2*p*2,5*h*2,5/Ö(h/3,24+0,44) = 11,77*h /Ö(h/3,24+0,44) (9)
— для провода d02 = 0,56 мм:
λ LC2 = 299792458*2*p*10-3*0,1*(h/0,063)*Ö[3,263*2,23*10-12/(h/3,263+0,44)] =
И для ¼-волнового резонанса:
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ ЧВ1 = 4*p*(D+d1)*0,01*h/d1 = 4*p*0,0324*0,01*h/0,0004 = 10,06*h; (11)
— для провода d02 = 0,56 мм:
λ ЧВ2 = 4*p*(D+d2)*0,01*h/d2 = 4*p*0,03263*0,01*h/0,00063 = 6,49*h. (12)
Вид формул для программы AGrapher:
11.77*x/sqrt(x/3.2+0.44) 10.06*x 10.06*x/0.8
8.11*x/sqrt(x/3.2+0.44) 6.4*x 6.4*x/0.8
Графики зависимости длины волны с частотой LC-резонанса от длины намотки и длины волны ¼-волнового резонанса в проводе катушки, намотанной на круглой трубе диаметром 32 мм, представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Графики зависимости длины волны с частотой LC-резонанса и ¼-волнового резонанса от длины намотки для трубы 32 мм.
1.3.3. И посмотрим ещё, что можно получить на трубе диаметром 110 мм.
Рассчитанные значения собственной ёмкости также занесены в таблицу 1.
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ LC1=299792458*2*p*10-3*0,1*(h/0,04)*Ö[11,04*6,69*10-12 / (h/11,04+0,44)] =
= 0,299792458*2*p*2,5*h*8,58/Ö(h/11,04+0,44) = 40,40*h/Ö(h/11,04+0,44) (13)
— для провода d02 = 0,56 мм:
И для ¼-волнового резонанса:
— для провода d01 = 0,35 мм:
λ ЧВ1 = 4*p*(D+d1)*0,01*h/d1 = 4*p*0,1104*0,01*h/0,0004 = 34,68*h; (15)
— для провода d02 = 0,56 мм:
λ ЧВ2 = 4*p*(D+d2)*0,01*h/d2 = 4*p*0,11063*0,01*h/0,00063 = 22,07*h. (16)
Вид формул для программы AGrapher:
40.40*x/sqrt(x/11+0.44) 34.68*x 34.68*x/0.8
27.89*x/sqrt(x/11+0.44) 22.07*x 22.07*x/0.8
Графики для трубы диаметром 110 мм, представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Графики зависимости длины волны с частотой LC-резонанса и ¼-волнового резонанса от длины намотки для трубы 110 мм.
Качер использовать не будем. Будем использовать для этой цели блок розжига для газовых колонок, как это делал Капанадзе в видео установки на 200 Вт (см. рисунок 5). А вот после совмещения резонансов поставим катушку в качер, и посмотрим, насколько пригоден качер для возбуждения катушки Теслы.
Рис. 5. Блок розжига для газовых колонок,
а) – внешний вид без крышки, б) – принципиальная схема.
Блок немного переделан по результатам исследования. В нём удалена выходная катушка. Вместо неё включается индуктор катушки Теслы. А ёмкость конденсатора C10 уменьшена для того, чтобы ток в тиристоре S1 не превышал предельно допустимого. Схема эксперимента показана на рисунке 6.
Рис. 6. Схема эксперимента.
Специально проведённое расследование показало, что съём сигнала на осциллограф лучше всего производить с одного витка провода, намотанного под первым витком заземлённого конца катушки. Верхний конец индуктора должен быть расположен не ближе, чем в 1 см от начала катушки. При таком расположении съёмного витка, его влияние на собственную ёмкость катушки минимально, и связь с индуктором достаточно слабая для того, чтобы он не оказывал заметного влияния на вид осциллограммы.
Кроме того, заготовлен кусок фольгированного стеклотекстолита размером 100 мм х 75 мм с заземлённой фольгой, который в процессе эксперимента использовался в качестве подстроечного конденсатора, для того, чтобы не «проскочить» совпадение резонансов. Периодически поднося фольгу к катушке, мы понижаем её резонансную частоту (LC) и по осциллограмме можем прогнозировать, что будет при удалении следующего витка. Более того, вообще не следует отматывать витки до полного совпадения резонансов, потому, что вернуть отрезанный кусок провода мы не сможем, а совместить резонансы с помощью такой пластины сможем всегда.
Рис. 7. Осциллограмма при длине намотки 118 мм.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,2 в/дел.
Как видим, в сигнале присутствует несколько затухающих процессов.
Рис. 8. Осциллограмма при длине намотки 93 мм.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,2 в/дел.
По мере приближения к совпадению резонансов амплитуда сигнала возросла, сигналы стали более упорядоченными. А при отмотке ещё одного витка биения вдруг прекратились. Это что, совпадение резонансов?
Рис. 9. Осциллограмма при длине намотки 92 мм.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,2 в/дел.
Попробуем теперь настроить индуктор в резонанс с катушкой. В том же масштабе результат выглядит так:
Рис. 10. Осциллограмма при длине намотки 92 мм. Индуктор в резонансе.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,2 в/дел.
Та же осциллограмма более подробно:
Рис. 10. Осциллограмма при длине намотки 92 мм. Индуктор в резонансе.
Установки: X = 0,5 мкс/дел, Y = 1,0 в/дел.
Очевидно, амплитуда колебаний существенно возросла, но зато колебания стали затухать быстрее. Ёмкость конденсатора, включённого параллельно индуктору при его резонансе, оказалась равной 2525 пФ, но нам неизвестна ёмкость, которую вносит схема накачки.
Установим теперь катушку с совмещёнными резонансами в качер. Качер запустился на частоте 3,901 МГц. Расчётная величина ¼-волнового резонанса, даже при коэффициенте замедления волны равном единице, при этом получилась 3,21 мГц. То есть, это не совпадение резонансов, но картинки я привожу, чтобы было с чем сравнить, когда мы совместим резонансы.
2.2. Вернём катушку на место, уберём конденсатор с индуктора и продолжим попытку совмещения резонансов.
Сначала, при отмотке и отрезания провода с катушки, осциллограммы имеют вид, аналогичный рисунку 8, с различными вариациями. При подходе к совпадению резонансов амплитуда стала плавно возрастать и появились биения, как показано на рисунке 11.
Рис. 11. Осциллограмма при длине намотки 45 мм.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,5 в/дел.
Рис. 12. Осциллограмма при длине намотки 40 мм.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 0,5 в/дел.
Рис. 13. Осциллограмма при длине намотки 40 мм. Индуктор в резонансе.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 2,0 в/дел.
Рис. 14. Осциллограмма при длине намотки 38 мм. Индуктор в резонансе.
Установки: X = 2 мкс/дел, Y = 1,0 в/дел.
Оказалось, что точной настройки можно добиться, не отрезая конец провода, а просто складывая его вдоль самого провода в обратном направлении.
И, наконец, на рисунке 15 та же осциллограмма более подробно.
Рис. 15. Осциллограмма при длине намотки 38 мм. Индуктор в резонансе.
Установки: X = 0,5 мкс/дел, Y = 1,0 в/дел.
Очевидно, что при сравнении её с осциллограммой, представленной на рисунке 10 в том же масштабе, когда индуктор был в резонансе с LC-контуром, энергии здесь гораздо больше: – и начальная амплитуда больше, и затухание не такое быстрое. Измерение частоты и расчёты показали, что это действительно совпадение резонансов. Коэффициент замедления оказался равным 0,848 – очень близко к значению 0,85, полученному в первых опытах.
3. Ещё один этап работы можно считать законченным.
Надо отметить, что проведённые работы и выводы касаются только катушек со сплошной намоткой проводом в эмалевой изоляции. Для проводов в пластмассовой изоляции картина совершенно другая. У них гораздо больше собственная ёмкость катушки.
Проверка показала правильность графиков, позволяющих оценить, при какой длине намотки возможно совмещение резонансов. Для каждого конкретного случая теперь уже нетрудно построить свои графики и оценить, сколько провода надо мотать на трубу.
И стало непонятно, как некоторые теслостроители утверждают, что у них что-то там получилось, когда их длинная катушка с тонким проводом в принципе не может выполнить условия, сформулированные Теслой.
И ещё. Можно понять, почему не у всех повторителей Дона Смита есть положительные результаты. У одних катушка попала в три резонанса, а другие немного промахнулись. Можно, конечно, посчитать и тоже нарисовать графики, но пусть это делают те, кто строит Дона Смита.
И в заключение прилагаю таблицу из Excel, в которой параллельно проводились проверочные расчёты. Из неё, например, видно, насколько начинают врать некоторые формулы при сокращении длины намотки. И вообще, для общего развития – а вдруг кому пригодится. А если кто будет пользовать такой метод, не вздумайте считать на калькуляторе. Замучаетесь исправлять ошибки. Перенесите формулы в табличку в Excel – он всё Вам посчитает.
Всем удачи! =Multik из Мультикона.=
Таблица 3 Результаты измерений и расчётов параметров катушек.
Как работает катушка Тесла (и способы настройки)
Это сложное устройство из генератора, индуктора и ВВ ( Высоко Вольтного) резонатора. В классическом варианте генератор представляет собой источник высокого напряжения в несколько тысяч во льт, что достаточно для получения искры в воздушной среде в несколько миллиметров. Генератор через балластный дроссель заряжает конденсатор и при достижении на нем определенного напряжение происходит срабатывание разрядника и через искру энергия в виде короткого, но мощного по току импульса переходит на индуктор. Индуктор находится у основания ВВ резонатора и обычно представляет собой катушку намотанную поверх ВВ резонатора через воздушный зазор у самого основания ВВ резонатора. Индуктор мотается толстым проводом, обычно 2.5-4мм2 меди, в экспериментальных случаях без изоляции, чтобы не перематывая индуктор, а используя крокодильчик можно было бы точно подбирать количество витков. ВВ катушка мотается тонким проводом, например, 0.3мм и например на каркасе диаметром 50 мм мы будем иметь примерно 500-1000 витков провода. Витки ВВ катушки подбираются и рассчитываются. Практический обычно выясняют резонансную частоту ВВ намотки, это делают, например, по осциллографу, после подачи разрядов на индуктор. Щуп осциллографа не подключают к ВВ катушки, он будет хорошо чувствовать поле на расстоянии метр от нее по воздуху. Способов определения резонансной частоты много. Важно мотать ВВ катушку в противоположную сторону по отношению к индуктору, при этом что в какую не важно. Например, если индуктор намотан по часовой стрелке, то ВВ резонатор будет мотаться против часовой стрелки. Важна длинна намотки. В классическом варианте длинна намотки должна составлять четверть длинны электромагнитной волны соответствующей резонансной частоте. Например, если выяснилось, что собственная резонансная частота ВВ катушки 1МГц то длинна волны l=c/f (скорость света деленная на частоту) будет l=(3*10^8)/(1*10^6)=300 метров. Ну а четверть это 300/4=75 метров. Таким образом для ВВ катушки с собственной резонансной частотой 1МГц длинна провода должна быть 75 метров.
Далее по схеме, ВВ катушка естественно должна быть заземлена нижним концом, а с верхним концом могут быть варианты. Для настройки обычно конец провода оставляют открытым и торчащим в воздухе. При правильной настройке на конце будет наблюдаться плазменный разряд рассеиваемый в воздухе, длинна его может быть от миллиметров до сантиметров в зависимости от мощности. Но постольку поскольку такой разряд не самоцель на конец обычно устанавливают некоторую воздушную накопительную емкость, типа однопроводного воздушного конденсатора, обычно в виде металлического шара. Тут тоже нельзя ничего делать на абум и просто так. Чем больше емкость тем сильнее надо отматывать ВВ катушку от исходной длинны. При небольшой емкости длину ВВ намотки обычно уменьшают не более чем на 10% от исходной.
Еще раз вернемся к собственной резонансной частоте ВВ катушки. Важно понимать, что ВВ катушка вовсе не является обычной катушкой индуктивности и из-за большого количества витков и длинны намотки в четверть длинны волны (в некоторых случаях и более) ВВ катушка превращается в резонатор. При этом это многопараметровый резонатор и резонансная частота зависит не только от длинны намотки, но и от диаметра намотки и важно чтобы два этих фактора состыковывались. Частоту здесь задают и емкостные межвитковые связи и последовательный LC резонанс с емкостью на макушке и емкость образованная между катушкой и землей и длинна намотки. В целом обычно частота четвертьволновых ВВ резонаторов завязана на диаметрах. Обычно резонаторы намотанные на трубах 100 мм имеют резонансную частоту в пределах 150-450 кГц, резонаторы намотанные на трубах 50 мм имеют резонансы в районе 450-1000 кГц. Частоту ВВ резонатора можно определить даже одним осциллографом за счет приема радиоволнового фона вот по такой схеме.
Для выявления резонансной частоты активный щуп осциллографа подключают к нижнему концу катушки и наблюдают осциллограмму с разверткой 1-10 мкс/дел и на предельном уровне чувствительности. На экране должна появиться размытая синусойда, по которой можно с точностью 10-20% определить резонансную частоту. Эффект обычно хорошо проявляется при большом уровне радиоволнового шума исходящего от бытовой аппаратуры, импульсных блоков питания и при обилии радиостанций в диапазонах СВ и ДВ.
Обобщим. Включаем генератор высокого напряжения с потенциалом около 5 кВ и мощностью 10-100 Вт, далее через дроссель 0.1-1 Гн заряжаем конденсатор. При заряде конденсатора до напряжения пробоя разрядника возникает короткий, но мощный импульс тока длительностью от единиц до десятков наносекунд с током в десятки и сотни ампер (до тысяч ампер), проходящий через индуктор. Индуктор возбуждает в четвертьволновом ВВ резонаторе стоячую электромагнитную волну. У основания резонатора ток колеблется с частотой 1 МГц, но напряжение очень мало, на конце резонатора возникает пучность высокого (от единиц до десятков киловольт) переменного напряжения, которое колеблется с частотой около 1 МГц в безтоковом режиме. При правильно намотанном ВВ резонаторе всего один возбуждающий импульс может привести к десяткам и сотням плавно затухающим свободным колебаниям, чем больше добротность резонатора, тем больше колебаний в нем будет. Таким образом ВВ резонатор, как и вообще любой резонатор является аккумулятором колебательной энергии на собственной резонансной частоте. Однако, чтобы достичь сверхъединичного эффекта простого искрения на индуктор не достаточно, необходим процесс синхронизации и многое другое.
Формулы для расчета выглядят так
Белая искра с емкости трансформатора тесла в заземляющий кабель
Белая искра с емкости трансформатора тесла в заземляющий кабель. Цвет искры зависит от силы тока. При большом токе искра белая, при маленьком токе фиолетовая. Емкость способствует возникновению большого разрядного тока, чего нету на чисто четвертьволновой тесле без емкости, там искра уже фиолетовая. Помимо этого эта тесла разогнана короткими пачками импульсов звуковой частоты. Индуктор возбуждается однополярными импульсами полученными на контуре с частотой в 3 раза выше, чем частота вв резонатора, но импульсы идут с частотой четвертьволнового резонатора, здесь 450 кГц
Как сделать катушку Тесла своими руками. Бифилярная катушка Тесла
Катушка Тесла представляет две катушки L1 и L2, которая посылает большой импульс тока в катушку L1. У катушек Тесла нет сердечника. На первичной обмотке наматывают более 10 витков. Вторичная обмотка тысячу витков. Еще добавляют конденсатор, чтобы минимизировать потери на искровой разряд.
Катушка Тесла выдает большой коэффициент трансформации. Он превышает отношение числа витков второй катушки к первой. Выходная разность потенциалов катушки Тесла бывает больше нескольких млн вольт. Это создает такие разряды электрического тока, что эффект получается зрелищным. Разряды бывают длины в несколько метров.
Принцип катушки Тесла
Чтобы понять, как работает катушка Тесла, нужно запомнить правило по электронике: лучше раз увидеть, чем сто услышать. Схема катушки Тесла простая. Это простейшее устройство катушки Тесла создает стримеры.
Из высоковольтного конца катушки Тесла вылетает стример фиолетового цвета. Вокруг нее есть странное поле, которое заставляет светиться люминесцентную лампу, которая не подключена и находится в этом поле.
Стример – это потери энергии в катушке Тесла. Никола Тесла старался избавляться от стримеров за счет того, чтобы подсоединить его к конденсатору. Без конденсатора стримера нет, а лампа горит ярче.
Катушку Тесла можно назвать игрушкой, кто показывает интересный эффект. Она поражает людей своими мощными искрами. Конструировать трансформатор – дело интересное. В одном устройстве совмещаются разные эффекты физики. Люди не понимают, как функционирует катушка.
Катушка Тесла имеет две обмотки. На первую подходит напряжение переменного тока, создающее поле потока. Энергия переходит во вторую катушку. Похожее действие у трансформатора.
Вторая катушка и Cs образуют дают колебания, суммирующие заряд. Некоторое время энергия держится в разности потенциалов. Чем больше вложим энергии, на выходе будет больше разности потенциалов.
Главные свойства катушки Тесла:
Коэффициент связи обуславливает быстроту передачи энергии из одной обмотки во вторичную. Добротность дает время сохранения энергии контуром.
Подобие с качелями
Для лучшего понимания накапливания, большой разности потенциалов контуром, представьте качели, раскачивающиеся оператором. Тот же контур колебания, а человек служит первичной катушкой. Ход качели – это электрический ток во второй обмотке, а подъем – разность потенциалов.
Оператор раскачивает, передает энергию. За несколько раз они сильно разогнались и поднимаются очень высоко, они сконцентрировали в себе много энергии. Такой же эффект происходит с катушкой Тесла, наступает переизбыток энергии, случается пробивание и виден красивый стример.
Раскачивать колебания качелей нужно в соответствии с тактом. Частота резонанса – число колебаний в сек.
Длину траектории качели обуславливает коэффициент связи. Если раскачивать качели, то они быстро раскачаются, отойдут ровно на длину руки человека. Этот коэффициент единица. В нашем случае катушка Тесла с повышенным коэффициентом – тот же трансформатор.
Человек толкает качели, но не держит, то коэффициент связи малый, качели отходят еще дальше. Раскачивать их дольше, но для этого не требуется сила. Коэффициент связи больше, чем быстрее в контуре накапливается энергия. Разность потенциалов на выходе меньше.
Добротность – противоположно трению на примере качелей. Когда трение большое, то добротность маленькая. Значит, добротность и коэффициент согласовываются для наибольшей высоты качели, или наибольшего стримера. В трансформаторе второй обмотки катушки Тесла добротность – значение переменное. Два значения сложно согласовать, его подбирают в результате опытов.
Главные катушки Тесла
Тесла изготовил катушку одного вида, с разрядником. База элементов намного улучшилась, возникло много видов катушек, по подобию их также называют катушками Тесла. Виды называют и по-английски, аббревиатурами. Их называют аббревиатурами по-русски, не переводя.
Чтобы иметь возможность управлять видом, создали прерыватель. Этим устройством тормозили, чтобы было время на заряд конденсаторов, снизить температуру терминала. Так увеличивали длину разрядов. В настоящее время имеются другие опции (играет музыка).
Главные элементы катушки Тесла
В разных конструкциях основные черты и детали общие.
Катушки подключены к питанию через землю.
Есть вариант подключения питания от другого трансформатора. Этот способ называется «магниферным».
Биполярные катушки Тесла производят разряд между концами вторичной обмотки. Это обуславливает замыкание тока без заземления.
Для трансформатора в качестве заземления применяют заземление большим предметом, проводящим электрический ток – это противовес. Таких конструкций немного, они опасны, так как имеет место высокая разность потенциалов между землей. Емкость от противовеса и окружающих вещей отрицательно влияет на них.
Это правило действует для вторичных обмоток, у которых длина больше диаметра в 5 раз, и мощностью до 20 кВА.
Катушка Тесла своими руками
Как изготовить что-то эффектное по изобретениям Тесла? Увидев его идеи и изобретения, будет сделана катушка Тесла своими руками.
Это трансформатор, создающий высокое напряжение. Вы можете трогать искру, зажигать лампочки.
Для изготовления нам нужен медный провод в эмали диаметром 0,15 мм. Подойдет любой от 0,1 до 0,3 мм. Вам нужно порядка двухсот метров. Его можно достать из различных приборов, допустим, из трансформаторов, либо купить на рынке, это будет лучше. Еще вам понадобится несколько каркасов. Во-первых, это каркас для вторичной обмотки. Идеальный вариант – это 5 метровая канализационная труба, но, подойдет что угодно диаметром от 4 до 7 см, длиной 15-30 см.
Для первичной катушки вам понадобится каркас на пару сантиметров больше первого. Также понадобится несколько радиодеталей. Это транзистор D13007, либо его аналоги, небольшая плата, несколько резисторов, 5, 75 килоом 0,25 Вт.
Проволоку мотаем на каркас около 1000 витков без перехлестов, без больших промежутков, аккуратно. Можно управиться за 2 часа. Когда намотка закончена, намазываем обмотку лаком в несколько слоев, либо другим материалом, чтобы она не пришла в негодность.
Намотаем первую катушку. Она мотается на каркасе больше и мотается проводом порядка 1 мм. Здесь подойдет провод, порядка 10 витков.
Если изготавливать трансформатор простого типа, то состав его – это две катушки без сердечника. На первой обмотке около десяти витков толстого провода, на второй – не менее тысячи витков. При изготовлении, катушка Тесла своими руками имеет коэффициент в десятки раз больше, чем число витков второй и первой обмоток.
Выходное напряжение трансформатора будет достигать миллионы вольт. Это дает красивое зрелище в несколько метров.
Сложно намотать катушку Тесла своими руками. Еще труднее создать облик катушке для привлечения зрителей.
Сначала необходимо определиться с питанием в несколько киловольт, закрепить к конденсатору. При лишней емкости изменяется значение параметров диодного моста. Далее, подбирается промежуток искры для создания эффекта.
Получается катушка Тесла своими руками, которую можно изготовить дома, владея элементарными познаниями в электричестве.
Безопасность
Расчет катушки Тесла
Без расчетов можно изготовить слишком большой трансформатор, но разряды искры сильно разогревают воздух, создают гром. Электрическое поле выводит из строя электрические приборы, поэтому трансформатор необходимо располагать подальше.
Для расчета длины дуги и мощности расстояние между проводами электродов в см делится на 4,25, далее производится в квадрат, получается мощность (Вт).
Для определения расстояния корень квадратный от мощности умножается на 4,25. Обмотка, создающая разряд дуги в 1,5 метра, должна получать мощность1246 ватт. Обмотка с питанием в 1 кВт создает искру в 1,37 м длины.
Бифилярная катушка Тесла
Такой метод намотки провода распределяет емкость больше, чем при стандартной намотке.
Такие катушки обуславливают приближения витков. Градиент конусообразный, а не плоский, в середине катушки, или с провалом.
Емкость тока не изменяется. Из-за сближения участков разность потенциалов между витков во время колебаний повышается. Следовательно, сопротивление емкости при большой частоте в несколько раз снижается, а емкость увеличивается.