Особенности работы и применения резонансного трансформатора Тесла
Содержание
В 1896 году 22 сентября был зарегистрирован уникальный прибор, разработанный известным сербским изобретателем и исследователем в сфере радиотехники, а также электроники Николой Тесла. Он получил название «Аппарат для генерации электрического тока высокой частоты», а работал по типу резонансного трансформатора. В наше время его называют именем этого гениального учёного. Первоначально данный прибор создавался для того чтобы передавать сигнал радиочастоты или же разряд на внушительные расстояния. Однако, сейчас он больше применяется для создания эффектных молний, а также коронарных зарядов. Практическое применение этот процесс нашёл в газоразрядных лампах, а также в поиске утечки вакуумных устройств. Катушка без какого-либо сердечника ферромагнитного или металлического испускает эти заряды высокого напряжения, которые смотрятся очень эффектно.
Принцип действия
Резонансный трансформатор Тесла изобретён на базе резонансных стоячих электромагнитных волн, появляющихся в витках катушки. Он состоит из первичной обмотки, какая содержит незначительное количество витков, а также конденсатора и искрового промежутка. Таким образом, формируя элемент искрового колебательного контура. Вторичная катушка выполнена просто из прямого провода. Если частота колебаний контура первичной обмотки совпадает с частотой стоячих волн вторичной то вследствие этого резонанса возникает электромагнитная стоячая волна, и поэтому между выходами катушки и возникает переменное напряжение высокого значения.
Суть его работы можно сравнить с обычными детскими качелями. Если раскачать их до максимальной величины постоянно держа рукой, то достигаемая ими амплитуда будет прямо соразмерна усилию, которое предложено. А если раскачивать качели только движениями по ходу направления качели то усилий приложено будет намного меньше, а амплитуда будет расти. Так и резонансный трансформатор. Качели — вторичный контур, а в роли человека раскачивающего их -генератор, собранный в первичной обмотке, дающий разряд только в определённые моменты.
Конструкция и описание работы
Для того чтобы собрать простейший трансформатор Тесла необходимы:
- Входной трансформатор;
- Катушка индуктивности (она должна состоять из двух обмоток);
- Прерыватель или же разрядник (Spark Gap);
- Конденсатор;
- Терминал (на приведённой схеме он указан как выход).
Первичная обмотка, подключенная к конденсатору и разряднику, изготавливается из нескольких витков медной трубки, а также это может быть провод крупного сечения. Вторичная состоит из 1000 витков провода с меньшим сечением. Взаимоиндукция возникает между двумя катушками значительно меньше чем в трансформаторах, так как нет сердечника. Разрядник может быть исполнен в виде двух электродов с регулируемым расстоянием между ними. Очень важно чтобы они обладали отменным охлаждением.
Вторичная обмотка тоже представляет собой аналогичный контур, но для предотвращения пробоя на неё наносят слой лака или же эпоксидной смолы. Выход или терминал может изготавливаться из:
- диска;
- заточенного остро штыря;
- сферы.
Форма терминала зависит от того, какой коронарный разряд будет воспроизводиться в резонансном трансформаторе. Основным условием работы данного устройства является настройка на одну резонансную величину. Настройка происходит либо изменением величины ёмкости конденсатора, либо числа витков из которых состоит первичная обмотки, до тех пор, пока не удастся добиться напряжения максимальной величины на выходе.
Весь процесс работает в две фазы:
- Заряд конденсатора, до тех пор, пока произойдёт пробой разрядника;
- Генерация колебаний высокой частоты.
Разрядник, который включен параллельно к источнику питания переменного тока, в какой-то момент в короткозамкнутом состоянии, тем самым выключая источник энергии от самого контура, для снижения потерь и достижения максимальной добротности и производительности.
Визуальные эффекты, появляющиеся при работе
Вырабатываемое во время работы очень высокое напряжения даёт возможность создания больших разрядов, похожих на молнии. Величина такого разряда измеряется несколькими сотнями киловольт, поэтому в принципе и появляются такие спецэффекты, на которые человек может смотреть часами. Сами по себе резонансные трансформаторы не нашли ни в быту, ни на производстве широкого практического применения, только лишь познавательное, а также эстетическое.
Среди газовых разрядов можно выделить следующие, эффектные и яркие виды:
- Коронные разряды. Конструкция выполнена в виде с сильно искривленной поверхности, вокруг которой возникает голубоватое свечение ионов воздуха.
- Стримеры. Протекают из терминала, а точнее, из самых острых его частей. Представляют собой неярко светящиеся разветвлённые каналы небольшой толщины, которые не уходят в землю. В принципе это обычная ионизация воздуха, создаваемая катушкой этого трансформатора.
- Спарки. Яркий искровой разряд, уходящий непосредственно в заземляющий контур или же предмет, представляющий собой пучок исчезающих в одно мгновение нитевидных полосок, которые сменяя друг друга.
- Дуговые разряды. Появляется при поднесении к терминалу заземлённого предмета появляется электрическая дуга.
Многие производители специально вносят химические вещества в среду разряда, что позволяет менять их цвет. Например, это могут быть ионы бора (зелёный цвет), или же натрия (оранжевый). Также для работы этого аппарата характерно специфическое потрескивание, оно рождаются от совокупности ударных волн, которые расширяют искровые каналы.
Влияние на организм человека
Как и любой источник энергии, тем более такой огромной величины, трансформатор резонансный очень опасен, притом смертельно. Он может легко вызвать ожоги, которые плохо заживают. Однако, с точки зрения ожогов, устройства с искровым возбуждением менее опасны, но они имеют плохое воздействие на нервную систему, а в некоторых случаях даже могут привести к остановке сердца человека.
Учёными было определено, что женщины наиболее чувствительны к разрядам, поэтому они и дети, естественно, не должны приближаться к работающему резонансному устройству, генерирующему молнии.
Так что перед тем как купить в интернет магазине, или изготовить такое довольно опасное устройство дома, лучше позаботиться о своей безопасности и наблюдать данное яркое зрелище в музеях или специальных центрах (выставках) где проходят показы интересных и впечатляющих достижений электроники. Эксперименты с электрическим зарядом могут плохо кончиться.
