Tesla-spolen blev udviklet i 1891 af Nikola Tesla og blev skabt til at udføre eksperimenter med at skabe højspændings elektriske afladninger. Den består af en strømforsyning, en kondensator og spoletransformatorsæt, så spændingstoppe skifter mellem de to, og elektroder indstilles, så gnister springer mellem dem gennem luften. Anvendes i applikationer fra partikelacceleratorer til fjernsyn og legetøj, en Tesla -spole kan laves af elektronikbutikudstyr eller af overskydende materialer. Denne artikel beskriver, hvordan man bygger en gnistgap Tesla-spole, som adskiller sig fra en solid-state Tesla-spole og ikke kan afspille musik.
Trin
Del 1 af 2: Planlægning af en Tesla -spole
Trin 1. Overvej størrelsen, placeringen og strømkravene til Tesla -spolen, før du bygger den
Du kan bygge så stor en Tesla -spole, som dit budget tillader; de lyn-lignende gnister, Tesla-spoler, genererer imidlertid varme og udvider luften omkring dem (i det væsentlige skaber torden). Deres elektriske felter kan også ødelægge elektroniske enheder, så du vil sandsynligvis gerne bygge og køre din Tesla-spole på et ude af vejen, f.eks. En garage eller et andet værksted. Du vil også overveje, om det er mere fornuftigt at bygge en Tesla -spole fra et kit eller samle materialer fra bunden. Begge har fordele og ulemper på områderne omkostninger, byggetid, ressourcer til hjælp og pålidelighed.
For at finde ud af, hvor stort et gnistgab du kan rumme, eller hvor meget strøm du har brug for for at få det til at fungere, skal du dele længden af gnistgabet i tommer med 1,7 og firkant det for at bestemme inputeffekten i watt. (Omvendt, for at finde gnistgabslængden, skal du multiplicere kvadratroden af effekten i watt med 1,7.) En Tesla -spole, der skaber et gnistgab på 150 cm (1,5 meter), ville kræve 1, 246 watt. (En Tesla-spole, der bruger en strømkilde på 1 kilowatt, ville generere et gnistgab på næsten 54 tommer eller 1,37 meter.)
Trin 2. Lær terminologien
At designe og bygge en Tesla -spole kræver forståelse af visse videnskabelige termer og måleenheder. Du skal forstå deres formål og funktion for korrekt at lave en Tesla -spole. Her er nogle af de vilkår, du skal kende:
- Kapacitans er evnen til at holde en elektrisk ladning eller mængden af elektrisk ladning lagret for en given spænding. (En enhed designet til at holde en elektrisk ladning kaldes en kondensator.) Måleenheden for kapacitans er faraden (forkortet "F"). En farad er defineret som 1 ampere-sekund (eller coulomb) pr. Volt. Almindeligvis måles kapacitans i mindre enheder, f.eks. Mikrofaraden (forkortet "uF"), en milliontedel af en farad eller picofarad (forkortet pF og undertiden læst som "puff"), en billionionth af en farad.
- Induktans eller selvinduktans er, hvor meget spænding et elektrisk kredsløb bærer pr. Strømmen i kredsløbet. (Højspændingsledninger, der bærer en høj spænding, men en lav strøm, har høj induktans.) Måleenheden for induktans er henry (forkortet "H"). En henry er defineret som 1 volt-sekund pr. Ampere strøm. Normalt måles induktans i mindre enheder, såsom millihenry (forkortet "mH"), en tusindedel af en henry eller microhenry (forkortet "uH"), en milliontedel af en henry.
- Resonantfrekvens, eller resonansfrekvens, er den frekvens, hvor modstanden mod energioverførsel er på et minimum. (For en Tesla -spole er dette det optimale driftspunkt for overførsel af elektrisk energi mellem de primære og sekundære spoler.) Måleenheden for resonansfrekvensen er hertz (forkortet "Hz"), defineret som 1 cyklus i sekundet. Mere almindeligt måles resonansfrekvensen i kilohertz (forkortet "kHz"), hvor en kilohertz er lig med 1000 hertz.
Trin 3. Saml de dele, du skal bruge
Du skal bruge en strømforsyningstransformator, en primær kondensator med høj kapacitans, en gnistgabssamling, en lavinduktans primær induktorspole, en højinduktans sekundær induktorspole, en lavkapacitans sekundær kondensator og noget at undertrykke eller kvæle, de højfrekvente støjpulser, der opstår, når Tesla-spolen fungerer. For mere information om delene, se det næste afsnit, "Lav en Tesla -spole."
Din strømkilde/transformer tilfører strøm gennem chokerne til det primære kredsløb eller tank kredsløb, der forbinder den primære kondensator, primære induktorspole og gnistgabssamling. Den primære induktorspole er placeret ved siden af, men ikke forbundet til, induktorspolen i det sekundære kredsløb, som er forbundet til den sekundære kondensator. Når den sekundære kondensator har opbygget tilstrækkelig elektrisk ladning, aflades strømninger af elektricitet (lyn) fra den
Del 2 af 2: Lav en Tesla -spole
Trin 1. Vælg din strømforsyningstransformator
Din strømforsyningstransformator bestemmer, hvor stor du kan lave din Tesla -spole. De fleste Tesla -spoler fungerer med en transformer, der slukker en spænding mellem 5.000 til 15.000 volt ved en strøm mellem 30 og 100 milliamper. Du kan få en transformer fra en overskudsbutik eller fra Internettet eller kannibalisere transformeren fra et neonskilt.
Trin 2. Lav den primære kondensator
Den bedste måde at oprette denne kondensator på er at koble et antal små kondensatorer i serie, så hver kondensator håndterer en lige stor del af den totale spænding i det primære kredsløb. (Dette kræver, at hver enkelt kondensator har den samme kapacitans som de andre kondensatorer i serien.) Denne form for kondensator kaldes en multi-mini-kondensator eller MMC.
- Små kondensatorer og deres tilhørende blødningsmodstande kan fås fra elektronikforretninger, eller du kan scrounge efter keramiske kondensatorer fra gamle tv -apparater. Du kan også lave kondensatorerne af plader af polyethylen og aluminiumsfolie.
- For at maksimere ydelsen bør den primære kondensator være i stand til at nå sin fulde kapacitans hver halve cyklus af frekvensen af den strøm, der tilføres den. (For en 60 Hz strømforsyning betyder det 120 gange hvert sekund.)
Trin 3. Design gnistgabssamlingen
Hvis du planlægger et enkelt gnistgab, skal du bruge metalbolte, der er mindst 6 mm tykke til at fungere som gnistgabet for at modstå varmen, der genereres ved udledning af elektricitet mellem gnisterne. Du kan også koble flere gnistgab i serier, bruge et roterende gnistgab eller blæse komprimeret luft mellem gnisterne for at dæmpe temperaturen. (En gammel støvsuger kan bruges til at blæse luften.)
Trin 4. Byg den primære induktionsspole
Selve spolen vil være lavet af tråd, men du skal bruge noget til at vikle tråden rundt i en spiralform. Tråden skal være emaljeret kobbertråd, som du kan få fra en elforsyningsbutik eller ved at kannibalisere stikkontakten fra et kasseret apparat. Det objekt, du vikler tråden rundt om, kan enten være cylindrisk, f.eks. Et pap- eller plastrør, eller konisk, f.eks. En gammel lampeskærm.
Ledningens længde bestemmer induktansen af den primære spole. Den primære spole skal have en lav induktans, så du vil bruge relativt få sving til at lave den. Du kan bruge ikke-kontinuerlige ledningsstykker til den primære spole, så du kan koble sektioner sammen efter behov for at justere induktansen på fluen
Trin 5. Tilslut den primære kondensator, gnistgabssamlingen og den primære induktionsspole sammen
Dette fuldender det primære kredsløb.
Trin 6. Byg den sekundære induktorspole
Som med den primære spole vikler du tråd rundt om en cylindrisk form. Den sekundære spole skal have den samme resonansfrekvens som den primære spole for at Tesla -spolen skal fungere effektivt. Den sekundære spole skal dog være højere/længere end den primære spole, fordi den skal have en større induktans end den primære spole, og også for at forhindre enhver elektrisk udladning fra det sekundære kredsløb for at ramme og stege det primære kredsløb.
Hvis du mangler materialer til at gøre den sekundære spole høj nok, kan du kompensere ved at bygge en slagskinne (hovedsagelig et lyn) for at beskytte det primære kredsløb, men det vil betyde, at de fleste af Tesla -spolens udladninger vil ramme slagskinnen og ikke danse i luften
Trin 7. Lav den sekundære kondensator
Den sekundære kondensator eller afladningsterminal kan have en hvilken som helst rund form, hvor de 2 mest populære er torus (ring- eller doughnutform) og kuglen.
Trin 8. Fastgør den sekundære kondensator til den sekundære induktorspole
Dette fuldender det sekundære kredsløb.
Dit sekundære kredsløb skal jordes adskilt fra jordforbindelsen til dine husstandskredsløb, der leverer strøm til transformeren for at forhindre en strøm af elektrisk strøm i at bevæge sig fra Tesla -spolen til jorden til dine husstandskredsløb og muligvis stege alt, der er tilsluttet disse stikkontakter. At køre en metalspyd i jorden er en god måde at gøre dette på
Trin 9. Byg pulsdrosserne
Chokes er enkle, små induktorer, der forhindrer impulser, der er skabt af gnistgabssamlingen, i at ødelægge strømforsyningstransformatoren. Du kan lave en ved at snoede tynd kobbertråd rundt om et smalt rør, f.eks. En kuglepen.
Trin 10. Saml komponenterne
Placer de primære og sekundære kredsløb ved siden af hinanden, og tilslut strømforsyningstransformatoren til det primære kredsløb gennem chokerne. Når du har tilsluttet transformatoren, er din Tesla -spole klar til at køre.
Hvis den primære spole har en tilstrækkelig stor diameter, kan den sekundære spole indstilles inde i den
Tips
- For at styre retningen af streamerne, der bryder ud af den sekundære kondensator, placeres metalgenstande nær, men ikke rører, kondensatoren. Streameren vil bue fra kondensatoren til objektet. Hvis objektet indeholder et lys, f.eks. En glødepære eller lysstofrør, får den elektricitet, der kommer fra Tesla -spolen, til at lyse.
- At designe og bygge en effektiv Tesla -spole kræver arbejde med temmelig komplekse matematiske ligninger. Heldigvis kan du nemt finde de relevante ligninger og online lommeregnere til at lave den involverede matematik.
Advarsler
- Solide neonskiltransformatorer, såsom nyligt fremstillede, har en tendens til at inkludere en jordfejlstrømsafbryder; derfor vil de ikke kunne betjene spolen.
- At lave en Tesla -spole er ikke en let opgave, medmindre du allerede har en vis teknisk og elektronisk viden.
- En kondensator, der bruges til Tesla -spoler og andre højspændings- og iongeneratorer eller enheder som Lifter, kan akkumulere og fastholde enorme mængder elektrisk energi og aflade al energi på et øjeblik. Vær yderst forsigtig, og lad ikke børn eller nogen, der ikke har den rette sikkerhedstræning, røre ved eller arbejde med det.
