Teslina zavojnica koju je 1891. razvio Nikola Tesla, stvorena je za izvođenje eksperimenata u stvaranju visokonaponskih električnih pražnjenja. Sastoji se od izvora napajanja, kondenzatora i zavojnog transformatora postavljenih tako da se vrhovi napona izmjenjuju između njih, i elektroda postavljenih tako da iskre skaču između njih kroz zrak. Koristeći se u aplikacijama od akceleratora čestica do televizora i igračaka, Teslina zavojnica može se napraviti od opreme za skladištenje elektronike ili od viška materijala. U ovom se članku opisuje kako se pravi Tesla zavojnica s razmakom od iskre, koja se razlikuje od Tesline zavojnice u čvrstom stanju i ne može reproducirati muziku.
Koraci
1. dio od 2: Planiranje Teslinog kalema
Korak 1. Razmislite o veličini, položaju i zahtjevima snage Tesla zavojnice prije nego što je izgradite
Možete izgraditi najveću Teslinu zavojnicu koliko vam budžet dozvoljava; međutim, iskrice poput munje Tesline zavojnice stvaraju toplinu i šire zrak oko njih (u suštini, stvaraju grmljavinu). Njihova električna polja mogu izazvati i pustoš s elektroničkim uređajima, pa ćete vjerovatno poželjeti izgraditi i pokrenuti svoju Teslinu zavojnicu na udaljenom mjestu, poput garaže ili druge radionice. Također ćete htjeti razmisliti ima li smisla graditi Teslin zavojnicu iz kompleta ili prikupljati materijale ispočetka. Oboje imaju prednosti i nedostatke u područjima troškova, vremena izgradnje, sredstava za pomoć i pouzdanosti.
Da biste izračunali koliko veliku svjećicu možete smjestiti, ili koliko vam je snage potrebno za rad, podijelite duljinu svjećice u inčima sa 1,7 i kvadrat je da odredite ulaznu snagu u vatima. (Nasuprot tome, da biste pronašli dužinu iskrišta, pomnožite kvadratni korijen snage u vatima sa 1,7.) Teslinoj zavojnici koja stvara iskrišnicu od 150 cm (1,5 metara) potrebno je 1,264 vata. (Teslina zavojnica koja koristi izvor napajanja od 1 kilovata generirala bi iskru od gotovo 54 inča ili 1,37 metara.)
Korak 2. Naučite terminologiju
Za projektovanje i izgradnju Teslinog kalema potrebno je razumijevanje određenih naučnih pojmova i mjernih jedinica. Morat ćete razumjeti njihovu svrhu i funkciju kako biste pravilno napravili Teslinu zavojnicu. Evo nekih pojmova koje morate znati:
- Kapacitet je sposobnost zadržavanja električnog naboja ili količine električnog naboja pohranjenog za određeni napon. (Uređaj dizajniran za držanje električnog naboja naziva se kondenzator.) Jedinica mjere za kapacitet je farad (skraćeno "F"). Farad je definiran kao 1 amper-sekunda (ili kulon) po voltu. Obično se kapacitet mjeri u manjim jedinicama, kao što je mikrofarad (skraćeno "uF"), milioniti dio farada ili pikofarad (skraćeno pF i ponekad se čita kao "puff"), trilioniti dio farada.
- Induktivnost ili samoinduktivnost je koliki napon električno kolo nosi po količini struje u kolu. (Električni vodovi visokog napona, koji nose visoki napon, ali slabu struju, imaju visoku induktivnost.) Jedinica mjere za induktivnost je henry (skraćeno "H"). Henri je definiran kao 1 volt-sekunda po amperu struje. Obično se induktivitet mjeri u manjim jedinicama, kao što je milhenhenry (skraćeno "mH"), hiljaditi dio henrija ili mikrohenry (skraćeno "uH"), milioniti dio henrija.
- Rezonantna frekvencija, ili rezonantna frekvencija, je frekvencija na kojoj je otpor prema prijenosu energije minimalan. (Za Teslin zavojnicu ovo je optimalna radna tačka za prenos električne energije između primarnog i sekundarnog namotaja.) Jedinica mjere za rezonantnu frekvenciju je herc (skraćeno "Hz"), definisan kao 1 ciklus u sekundi. Češće se rezonantna frekvencija mjeri u kilohercima (skraćeno "kHz"), pri čemu je kiloherc jednak 1000 herca.
Korak 3. Prikupite potrebne dijelove
Trebat će vam transformator za napajanje, primarni kondenzator velikog kapaciteta, sklop svjećice, primarni induktivni kalem niske induktivnosti, sekundarni induktivni kalem velike induktivnosti, sekundarni kondenzator niskog kapaciteta i nešto za potiskivanje ili prigušenje, visokofrekventni impulsi šuma koji se stvaraju prilikom rada Tesla zavojnice. Za više informacija o dijelovima pogledajte sljedeći odjeljak, "Izrada Teslinog zavojnice".
Vaš izvor napajanja/transformator napaja kroz prigušnice primarni krug ili krug spremnika koji povezuje primarni kondenzator, zavojnicu primarnog induktora i sklop svjećica. Zavojnica primarnog induktora smještena je uz induktivni svitak sekundarnog kruga, ali nije spojena na njega, koji je spojen na sekundarni kondenzator. Kad sekundarni kondenzator izgradi dovoljan električni naboj, iz njega se ispuštaju nizovi struje (munje)
Dio 2 od 2: Izrada Teslinog kalema
Korak 1. Odaberite svoj transformator za napajanje
Vaš transformator napajanja određuje koliko možete napraviti Teslinu zavojnicu. Većina Tesla zavojnica radi s transformatorom koji daje napon između 5000 i 15 000 volti pri struji između 30 i 100 miliampera. Transformator možete nabaviti u prodavnici viškova na fakultetu ili na Internetu ili kanibalizirati transformator iz neonskog natpisa.
Korak 2. Napravite primarni kondenzator
Najbolji način za stvaranje ovog kondenzatora je povezivanje niza malih kondenzatora tako da svaki kondenzator obrađuje jednak udio ukupnog napona primarnog kruga. (Ovo zahtijeva da svaki pojedinačni kondenzator ima isti kapacitet kao i ostali kondenzatori u seriji.) Ova vrsta kondenzatora naziva se multi-mini-kondenzator ili MMC.
- Mali kondenzatori i s njima povezani otpornici za odzračivanje mogu se nabaviti u trgovinama elektroničke opreme ili se mogu kupiti keramički kondenzatori na starim televizorima. Kondenzatore možete napraviti i od listova polietilena i aluminijske folije.
- Kako bi se povećala izlazna snaga, primarni kondenzator bi trebao biti u mogućnosti postići svoj puni kapacitet svakih pola ciklusa frekvencije napajanja koja mu se napaja. (Za napajanje od 60 Hz to znači 120 puta svake sekunde.)
Korak 3. Dizajnirajte sklop svjećice
Ako planirate jednu svjećicu, trebat će vam metalni vijci debljine najmanje četvrt milimetra (6 milimetara) koji će poslužiti kao razmak iskri kako bi izdržali toplinu nastalu ispuštanjem električne energije između iskri. Također možete serijski ožičiti više svjećica, koristiti okretnu svjećicu ili puhati komprimirani zrak između iskri kako biste umjerili temperaturu. (Za usisavanje zraka može se koristiti stari usisivač.)
Korak 4. Napravite primarni induktivni svitak
Zavojnica će biti napravljena od žice, ali trebat će vam nešto da omotate žicu u obliku spirale. Žica bi trebala biti emajlirana bakrena žica, koju možete nabaviti u trgovini električnom energijom ili kanibalizacijom izlaznog kabela iz odbačenog uređaja. Predmet oko kojeg omotate žicu može biti cilindričan, poput kartonske ili plastične cijevi, ili konusan, poput starog sjenila.
Dužina kabela određuje induktivitet primarne zavojnice. Primarna zavojnica trebala bi imati nizak induktivitet, pa ćete za njezinu izradu upotrijebiti relativno malo zavoja. Za primarnu zavojnicu možete koristiti neprekinute dijelove žice, tako da možete po potrebi spojiti dijelove kako biste prilagodili induktivnost u hodu
Korak 5. Spojite primarni kondenzator, sklop svjećice i zavojnicu primarnog induktora zajedno
Ovo završava primarni krug.
Korak 6. Napravite sekundarni induktivni zavoj
Kao i kod primarne zavojnice, žicu omotate oko cilindričnog oblika. Sekundarna zavojnica mora imati istu rezonantnu frekvenciju kao primarna zavojnica da bi Tesla zavojnica djelovala efikasno. Međutim, sekundarna zavojnica mora biti viša/duža od primarne zavojnice jer mora imati veći induktivitet od primarne zavojnice, a također i spriječiti bilo kakvo električno pražnjenje iz sekundarnog kruga da udari i isprži primarni krug.
Ako vam nedostaje materijala da sekundarni svitak postane dovoljno visok, možete to nadoknaditi izgradnjom udarne šine (u osnovi gromobrana) za zaštitu primarnog kruga, ali to će značiti da će većina pražnjenja Teslinog svitka udariti u udarnu traku i ne plesati u zraku
Korak 7. Napravite sekundarni kondenzator
Sekundarni kondenzator ili priključak za pražnjenje mogu biti bilo kojeg okruglog oblika, a 2 najpopularnija su torus (oblik prstena ili krafne) i kugla.
Korak 8. Priključite sekundarni kondenzator na zavojnicu sekundarnog induktora
Time se sekundarni krug završava.
Vaš sekundarni krug trebao bi biti uzemljen odvojeno od uzemljenja za krugove vašeg domaćinstva koji napajaju transformator kako bi se spriječilo da struja električne struje putuje od Teslinog svitka do zemlje za vaša strujna kola i eventualno prži sve što je uključeno u te utičnice. Zabijanje metalnog šiljaka u tlo dobar je način za to
Korak 9. Izgradite pulsne prigušnice
Prigušnice su jednostavni, mali prigušnici koji sprečavaju impulse koje stvara sklop svjećica da oštete transformator napajanja. Možete ga napraviti namotavanjem tanke bakrene žice oko uske cijevi, poput kemijske olovke za jednokratnu upotrebu.
Korak 10. Sastavite komponente
Primarni i sekundarni krug postavite jedan do drugog i spojite transformator za napajanje na primarni krug kroz prigušnice. Nakon što priključite transformator, vaša Teslina zavojnica je spremna za rad.
Ako je primarna zavojnica dovoljno velikog promjera, sekundarna zavojnica se može postaviti unutar nje
Savjeti
- Za kontrolu smjera nizova koji izbijaju iz sekundarnog kondenzatora, postavite metalne predmete blizu kondenzatora, ali ih ne dodirujte. Streamer će lučno lučiti od kondenzatora do objekta. Ako objekt uključuje svjetlo, poput žarulje sa žarnom niti ili fluorescentne cijevi, električna energija koja dolazi iz Teslinog svitka će ga upaliti.
- Projektovanje i izgradnja efikasnog Teslinog kalema zahteva rad sa prilično složenim matematičkim jednačinama. Na sreću, lako možete pronaći odgovarajuće jednadžbe i internetske kalkulatore za matematiku.
Upozorenja
- Čvrsti transformatori s neonskim predznakom, poput nedavno proizvedenih, obično uključuju prekidač uzemljenja; stoga neće moći upravljati zavojnicom.
- Izrada Teslinog kalema nije lak zadatak ako već nemate određeno inženjersko i elektroničko znanje.
- Kondenzator koji se koristi za Tesline zavojnice i druge visokonaponske i ionske generatore ili uređaje poput Liftera može akumulirati i zadržati ogromne količine električne energije i isprazniti svu energiju u trenu. Budite izuzetno oprezni i ne dopustite djeci ili bilo kome ko nema odgovarajuću obuku o sigurnosti da ga dodiruje ili radi s njim.
