Vyvinut v roce 1891 Nikolou Teslou, Tesla cívka byla vytvořena k provádění experimentů při vytváření vysokonapěťových elektrických výbojů. Skládá se z napájecího zdroje, kondenzátoru a cívkového transformátoru nastaveného tak, aby se mezi nimi střídaly napěťové špičky, a elektrod nastavených tak, že jiskry mezi nimi přeskakují vzduchem. Cívku Tesla, která se používá v aplikacích od urychlovačů částic po televize a hračky, lze vyrobit z vybavení obchodu s elektronikou nebo z přebytečných materiálů. Tento článek popisuje, jak vybudovat Tesla cívku s jiskřištěm, která se liší od Tesla cívky v pevném stavu a nemůže přehrávat hudbu.
Kroky
Část 1 ze 2: Plánování Tesla cívky
Krok 1. Zvažte velikost, umístění a požadavky na energii Tesla cívky, než ji postavíte
Můžete postavit tak velkou cívku Tesla, jak vám to rozpočet dovolí; nicméně, blesky podobné jiskry Tesla cívky generují teplo a rozšiřují vzduch kolem sebe (v podstatě vytváří hrom). Jejich elektrická pole mohou také pohltit elektronická zařízení, takže pravděpodobně budete chtít postavit a provozovat svou Tesla cívku na místě, které není k dispozici, jako je garáž nebo jiná dílna. Budete také chtít zvážit, zda má větší smysl stavět cívku Tesla ze stavebnice, nebo sbírat materiály od nuly. Oba mají výhody i nevýhody v oblasti nákladů, času na stavbu, zdrojů pro pomoc a spolehlivosti.
Chcete -li zjistit, jak velkou jiskřiště můžete pojmout, nebo kolik energie potřebujete, aby fungoval, rozdělte délku jiskřiště v palcích o 1,7 a vydělte jej čtvercem, abyste určili vstupní výkon ve wattech. (A naopak, abyste zjistili délku jiskřiště, vynásobte druhou odmocninu výkonu ve wattech 1,7.) Tesla cívka, která vytváří jiskřiště 150 palců (1,5 metru), by vyžadovala 1 246 wattů. (Cívka Tesla využívající zdroj energie 1 kilowatt by vytvořila jiskřiště téměř 54 palců nebo 1,37 metru.)
Krok 2. Naučte se terminologii
Navrhování a stavění Tesla cívky vyžaduje pochopení určitých vědeckých pojmů a měrných jednotek. Abyste správně vytvořili Tesla cívku, musíte pochopit jejich účel a funkci. Zde jsou některé z výrazů, které potřebujete znát:
- Kapacita je schopnost udržet elektrický náboj nebo množství elektrického náboje uložené pro dané napětí. (Zařízení určené k držení elektrického náboje se nazývá kondenzátor.) Měrnou jednotkou kapacity je farad (zkráceně „F“). Farad je definován jako 1 ampérsekunda (nebo coulomb) na volt. Běžně se kapacita měří v menších jednotkách, jako je mikrofarad (zkráceně „uF“), miliontina faradu nebo picofarad (zkráceně pF a někdy se čte jako „puff“), biliontina farad.
- Indukčnost nebo vlastní indukčnost je to, jaké napětí nese elektrický obvod na množství proudu v obvodu. (Elektrická vedení vysokého napětí, která nesou vysoké napětí, ale nízký proud, mají vysokou indukčnost.) Měrnou jednotkou indukčnosti je henry (zkráceně „H“). Henry je definován jako 1 volt-sekunda na ampér proudu. Běžně se indukčnost měří v menších jednotkách, jako je milihenry (zkráceně „mH“), tisícina henry nebo mikrohenry (zkráceně „uH“), miliontina henry.
- Rezonanční frekvence nebo rezonanční frekvence je frekvence, při které je odpor k přenosu energie minimální. (Pro Tesla cívku je to optimální provozní bod pro přenos elektrické energie mezi primární a sekundární cívkou.) Měrnou jednotkou rezonanční frekvence je hertz (zkráceně „Hz“), definovaný jako 1 cyklus za sekundu. Běžněji se rezonanční frekvence měří v kilohertzech (zkráceně „kHz“), přičemž kilohertz se rovná 1000 hertzům.
Krok 3. Shromážděte potřebné součásti
Budete potřebovat napájecí transformátor, primární kondenzátor s vysokou kapacitou, sestavu jiskřiště, cívku primárního induktoru s nízkou indukčností, cívku sekundárního induktoru s vysokou indukčností, sekundární kondenzátor s nízkou kapacitou a něco k potlačení nebo tlumení, vysokofrekvenční šumové impulsy vytvořené při provozu Tesla cívky. Další informace o součástech naleznete v následující části „Výroba Tesla cívky“.
Váš napájecí zdroj/transformátor přivádí energii tlumivkami do primárního nebo tankového obvodu, který spojuje primární kondenzátor, cívku primární cívky a sestavu jiskřiště. Cívka primárního induktoru je umístěna vedle cívky induktoru sekundárního obvodu, ale není k němu připojena, která je připojena k sekundárnímu kondenzátoru. Jakmile sekundární kondenzátor vybuduje dostatečný elektrický náboj, vybijí se z něj streamery elektřiny (blesky)
Část 2 ze 2: Výroba Tesla cívky
Krok 1. Vyberte si napájecí transformátor
Transformátor napájecího zdroje určuje, jak velkou můžete vyrobit cívku Tesla. Většina cívek Tesla pracuje s transformátorem, který vydává napětí mezi 5 000 až 15 000 volty při proudu mezi 30 a 100 miliampéry. Transformátor můžete získat v obchodě s přebytky na vysoké škole nebo na internetu, nebo jej můžete kanibalizovat z neonového nápisu.
Krok 2. Vytvořte primární kondenzátor
Nejlepší způsob, jak tento kondenzátor vytvořit, je zapojit řadu malých kondenzátorů do série, aby každý kondenzátor zvládl stejný podíl na celkovém napětí primárního obvodu. (To vyžaduje, aby každý jednotlivý kondenzátor měl stejnou kapacitu jako ostatní kondenzátory v sérii.) Tento druh kondenzátoru se nazývá multi-mini-kondenzátor nebo MMC.
- Malé kondenzátory as nimi spojené odvzdušňovací odpory lze získat v obchodech s elektronikou nebo se můžete poohlédnout po keramických kondenzátorech ze starých televizorů. Kondenzátory můžete také vyrobit z listů polyetylenu a hliníkové fólie.
- Aby se maximalizoval výstupní výkon, primární kondenzátor by měl být schopen dosáhnout své plné kapacity v každém půl cyklu frekvence dodávaného výkonu. (U zdroje 60 Hz to znamená 120krát každou sekundu.)
Krok 3. Navrhněte sestavu jiskřiště
Pokud plánujete jedinou jiskřiště, budete potřebovat kovové šrouby o tloušťce nejméně 6 milimetrů, aby sloužily jako jiskřiště, které odolá teplu generovanému výbojem elektřiny mezi jiskrami. Ke snížení teploty můžete také zapojit více jiskřišť do série, použít rotační jiskřiště nebo foukat stlačený vzduch mezi jiskry. (K foukání vzduchu lze použít starý vysavač.)
Krok 4. Sestavte primární cívku cívky
Cívka samotná bude vyrobena z drátu, ale budete potřebovat něco, čím byste drát obtočili do spirálovitého tvaru. Drát by měl být smaltovaný měděný drát, který můžete získat v obchodě s elektrickými zdroji nebo kanibalizací výstupního kabelu z vyřazeného spotřebiče. Předmět, kolem kterého omotáte drát, může být buď válcový, jako je lepenková nebo plastová trubice, nebo kónický, například staré stínítko.
Délka kabelu určuje indukčnost primární cívky. Primární cívka by měla mít nízkou indukčnost, takže při její výrobě použijete poměrně málo závitů. Pro primární cívku můžete použít nesouvislé části drátu, takže můžete podle potřeby spojit části dohromady a upravit indukčnost za běhu
Krok 5. Spojte primární kondenzátor, sestavu jiskřiště a cívku primární cívky dohromady
Tím je primární obvod dokončen.
Krok 6. Sestavte cívku sekundárního induktoru
Stejně jako u primární cívky omotáváte drát kolem válcového tvaru. Aby Tesla cívka fungovala efektivně, musí mít sekundární cívka stejnou rezonanční frekvenci jako primární cívka. Sekundární cívka však musí být vyšší/delší než primární cívka, protože musí mít větší indukčnost než primární cívka, a také zabránit jakémukoli elektrickému výboji ze sekundárního obvodu, aby zasáhl a usmažil primární obvod.
Pokud vám chybí materiál na to, aby byla sekundární cívka dostatečně vysoká, můžete to kompenzovat vybudováním nárazové kolejnice (v podstatě hromosvodu) na ochranu primárního okruhu, ale to bude znamenat, že většina výbojů Tesla cívky zasáhne údernou lištu a netančit ve vzduchu
Krok 7. Vytvořte sekundární kondenzátor
Sekundární kondenzátor nebo výbojový terminál může mít jakýkoli kulatý tvar, přičemž 2 nejoblíbenější jsou torus (prstencový nebo prstencový tvar) a koule.
Krok 8. Připojte sekundární kondenzátor k cívce sekundárního induktoru
Tím je sekundární obvod dokončen.
Váš sekundární obvod by měl být uzemněn odděleně od uzemnění pro obvody vaší domácnosti dodávající energii do transformátoru, aby se zabránilo proudění elektrického proudu z cívky Tesla do země pro obvody vaší domácnosti a případně smažení čehokoli zapojeného do těchto zásuvek. Dobrým způsobem, jak to udělat, je zapíchnout kovový hrot do země
Krok 9. Vytvořte pulzní tlumivky
Tlumivky jsou jednoduché malé tlumivky, které brání pulzům vytvořeným sestavou jiskřiště v ničení napájecího transformátoru. Můžete si ho vyrobit navinutím tenkého měděného drátu kolem úzké trubičky, jako je jednorázové kuličkové pero.
Krok 10. Sestavte součásti
Umístěte primární a sekundární obvody vedle sebe a pomocí tlumivek připojte napájecí transformátor k primárnímu okruhu. Jakmile zapojíte transformátor, vaše Tesla cívka je připravena ke spuštění.
Pokud má primární cívka dostatečně velký průměr, lze v ní nastavit sekundární cívku
Tipy
- Chcete -li řídit směr proudů streamerů ze sekundárního kondenzátoru, umístěte kovové předměty do blízkosti, ale nedotýkejte se, kondenzátoru. Streamer se bude obloukem od kondenzátoru k objektu. Pokud objekt obsahuje světlo, jako je žárovka nebo zářivka, elektřina pocházející z Tesla cívky jej rozsvítí.
- Navrhování a budování efektivní Tesla cívky vyžaduje práci s poměrně složitými matematickými rovnicemi. Naštěstí můžete snadno najít příslušné rovnice a online kalkulačky, které vám pomohou s matematikou.
Varování
- Pevné transformátory s neonovým nápisem, jako například nedávno vyrobené, obvykle obsahují přerušovač obvodu zemního spojení; proto nebudou schopni cívku ovládat.
- Výroba Tesla cívky není snadný úkol, pokud již nemáte nějaké znalosti z oblasti techniky a elektroniky.
- Kondenzátor používaný pro Tesla cívky a další vysokonapěťové a iontové generátory nebo zařízení jako Lifter může akumulovat a zadržovat obrovské množství elektrické energie a vybít veškerou energii v okamžiku. Buďte velmi opatrní a nedovolte, aby se ho dotýkaly děti nebo kdokoli, kdo nemá řádné bezpečnostní školení.
