Принцип работы катушки тесла. Принцип работы и устройство катушки Тесла: подробное руководство

Как устроена катушка Тесла и на каком принципе она работает. Из каких основных элементов состоит катушка Тесла. Какие виды катушек Тесла существуют и чем они отличаются. Как собрать простую катушку Тесла своими руками в домашних условиях.

Что представляет собой катушка Тесла и кто ее изобрел

Катушка Тесла — это устройство, созданное сербско-американским изобретателем Николой Теслой в 1891 году. Оно представляет собой резонансный трансформатор, способный генерировать высокое напряжение высокой частоты.

Основные характеристики катушки Тесла:

• Генерирует очень высокое напряжение (до нескольких миллионов вольт)
• Создает электрические разряды большой длины
• Работает на высоких частотах (от десятков кГц до МГц)
• Имеет очень высокий коэффициент трансформации

Никола Тесла изобрел это устройство, работая над проблемой беспроводной передачи электроэнергии. Он искал способ передавать большие объемы энергии на дальние расстояния без проводов.

Принцип работы катушки Тесла

Как же работает катушка Тесла? Ее принцип действия основан на явлении электромагнитного резонанса. Рассмотрим основные этапы работы устройства:

1. Конденсатор заряжается от источника питания до высокого напряжения
2. Происходит пробой разрядника, и конденсатор разряжается через первичную обмотку
3. В первичной обмотке возникают высокочастотные колебания
4. Эти колебания индуцируют ток во вторичной обмотке
5. Из-за резонанса во вторичной обмотке возникает очень высокое напряжение
6. На терминале образуются электрические разряды в воздухе

Ключевую роль играет настройка первичного и вторичного контуров в резонанс. Это позволяет получить максимальный коэффициент трансформации и огромное выходное напряжение.

Основные элементы конструкции катушки Тесла

Классическая катушка Тесла состоит из следующих основных элементов:

• Источник питания высокого напряжения
• Первичный конденсатор
• Разрядник (искровой промежуток)
• Первичная обмотка (несколько витков толстого провода)
• Вторичная обмотка (много витков тонкого провода)
• Терминал (тороид или сфера на вершине вторичной обмотки)

Рассмотрим подробнее назначение каждого элемента:

Источник питания

Обычно используется повышающий трансформатор, питающийся от сети. Он обеспечивает высокое напряжение для зарядки первичного конденсатора.

Первичный конденсатор

Накапливает энергию от источника питания. При разряде через первичную обмотку создает мощный импульс тока.

Разрядник

Обеспечивает периодический разряд конденсатора через первичную обмотку. Может быть статическим или вращающимся.

Первичная обмотка

Создает переменное магнитное поле при разряде конденсатора. Обычно содержит 5-15 витков толстого провода.

Вторичная обмотка

В ней индуцируется высокое напряжение. Содержит сотни или тысячи витков тонкого провода.

Терминал

Накапливает заряд и создает сильное электрическое поле. С него происходит пробой воздуха в виде искр и разрядов.

Виды катушек Тесла

Существует несколько основных разновидностей катушек Тесла:

Классическая (искровая) катушка

Использует искровой разрядник для создания колебаний. Проста в изготовлении, но имеет низкий КПД.

Твердотельная катушка

Вместо разрядника применяются полупроводниковые ключи. Более эффективна и управляема.

Качер Бровина

Упрощенная катушка с одной обмоткой. Отличается простотой, но имеет низкую мощность.

DRSSTC

Двухрезонансная твердотельная катушка. Самая эффективная и мощная разновидность.

VTTC

Вакуумная катушка с разрядником в колбе. Отличается стабильной работой.

Как сделать простую катушку Тесла своими руками

Для изготовления простейшей катушки Тесла вам понадобятся:

• Высоковольтный трансформатор от неоновой вывески
• Конденсатор 10-100 нФ на 10-30 кВ
• Разрядник из 2-3 болтов
• ПВХ труба диаметром 50-75 мм
• Медный провод 0.1-0.3 мм для вторичной обмотки
• Медная трубка 6-8 мм для первичной обмотки
• Алюминиевый шар или тороид для терминала

Порядок сборки:

1. Намотайте 800-1000 витков тонкого провода на ПВХ трубу
2. Сделайте 5-8 витков медной трубки вокруг основания вторичной обмотки
3. Соберите разрядник из болтов
4. Подключите конденсатор и первичную обмотку к трансформатору через разрядник
5. Установите терминал на вершину вторичной обмотки
6. Заземлите нижний конец вторичной обмотки

При работе соблюдайте все меры предосторожности! Катушка генерирует опасное высокое напряжение.

Области применения катушек Тесла

Хотя изначально катушка Тесла разрабатывалась для беспроводной передачи энергии, сейчас она используется в других областях:

• Научные исследования и эксперименты с высоким напряжением
• Демонстрация физических явлений в образовании
• Создание визуальных эффектов (молнии, плазменные шары)
• Генерация озона
• Беспроводное освещение газоразрядных ламп
• Радиопередача на большие расстояния

Катушки Тесла также применяются в медицине для дарсонвализации — лечебной процедуры воздействия токами высокой частоты.

Меры безопасности при работе с катушкой Тесла

Катушка Тесла — потенциально опасное устройство. При работе с ней необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• Не приближайтесь к работающей катушке ближе чем на 2-3 метра
• Используйте защитные очки — ультрафиолетовое излучение опасно для глаз
• Не прикасайтесь к катушке и подключенным к ней проводам
• Не включайте катушку рядом с чувствительной электроникой
• Работайте в хорошо проветриваемом помещении из-за выделения озона
• Не оставляйте работающую катушку без присмотра

При соблюдении этих простых правил работа с катушкой Тесла будет безопасной и увлекательной.

Принцип работы музыкальных Катушек Тесла

Любой звук это механическая волна в воздухе, которая характеризуется амплитудой и частотой. Определенной музыкальной ноте, которую играет музыкальный инструмент, соответствует своя частота, амплитуда при этом определяет громкость ноты. Например, ноте ДО малой октавы соответствует частота 130,81Гц, а ноте ЛЯ первой октавы соответствует частота 440Гц.

Любой повторяющийся процесс с частотой 440Гц, который вызовет колебания воздуха, будет восприниматься ухом похожим на ноту ЛЯ. Музыкальная Катушка Тесла работает именно по этому принципу.

При включении Катушка Тесла генерирует электрический разряд в воздухе, который вызывает фактическую детонацию и последующую звуковую волну. Используя описанный принцип и включая Катушку Тесла с нужной нам частотой, мы можем проигрывать музыкальные ноты последовательностью «микровзрывов». Пояснения этого процесса изображено на рисунке ниже. Для проигрывания ноты ЛЯ, с частотой 440Гц необходимо включать Катушку Тесла с частотой 880Гц т.

е. в два раза большей, т.к. синусоидальная звуковая волна имеет положительную и отрицательную амплитуду за один период.

При этом Катушка Тесла играет некие «псевдо» ноты, что создает неповторимое электрическое звучание. Из рисунка видно что, чем ниже нота, тем реже включается Катушка Тесла и тем меньше потребляемая мощность, следовательно, разряд уменьшается и больше ветвится, а на высоких частотах разряд обретает мощь и громкость. Чередую высокие и низкие частоты можно добиться лучшего визуального восприятия композиции. Чтобы создать симметрию и разнообразие необходимо несколько раз играть высокие ноты на одной Катушке Тесла, а низкие на другой, а затем менять их местами.

Для проигрывания практически любой мелодии достаточно двух Катушек Тесла, каждая из которых независимо воспроизводит свою ноту, создавая стереозвучание.

ВАЖНО! В один момент времени одна Катушка Тесла может воспроизводить только одну ноту, это следует помнить при написании музыки (при этом возможно проигрывать на одной Катушке Тесла несколько нот одновременно, но это искажает звук и усложняет проект, поэтому этот режим не используется).

Как проигрывается музыка?

Для работы двух Катушек Тесла используется два миди канала — первый и второй. Каждая Катушка Тесла воспроизводит по одной ноте последовательно из своей миди дорожки.

Ноты поступают в пульт управления Катушками Тесла по миди кабелю. При этом пульт можно подключить к миди-синтезатору и проигрывать музыку в реальном времени, или подключить к компьютеру и проигрывать заранее записанные миди треки.

Катушки Тесла имеют ограниченный диапазон проигрывания нот. Рекомендуется использовать ноты от С1 (ДО контроктавы) до h5 (CИ первой октавы). Ноты в других октавах проигрываться пультом не будут. Это связано с плохим восприятием на слух очень низких нот и очень большой нагрузкой по мощности при более высоких нотах.

Рекомендуется оставлять оригинальный музыкальный трек, который будет воспроизводиться параллельно через мощные колонки. Это позволяет заполнить паузы, добавить басы и повысить узнаваемость мелодии.

Пример создания композиции в программе Cubase

Для примера ниже показаны обработанная композиция Баха Токката и фуга ре минор и видео с исполнением этой композиции.

Катушка тесла своими руками в домашних условиях

Содержание

1. Как Тесла изобрёл свою катушку
2. Принцип работы катушки тесла и применение
3. Изготовление катушки Тесла своими руками в домашних условиях
4. Схема
5. Инструменты и материалы
6. Пошаговая инструкция по изготовлению катушки
7. Особенности изготовления других видов устройств
8. Видео: как создать мини-катушку тесла

Сочетание нескольких физических законов в одном приборе воспринимается далёкими от физики людьми как чудо или фокус: вылетающие разряды, похожие на молнии, светящиеся вблизи катушки люминесцентные лампы, не подключённые к обычной электросети и т.д. При этом собрать катушку тесла своими руками можно из стандартных деталей, продающихся в любом магазине электротехники. Настройку устройства разумнее делегировать тем, кто знаком с принципами электричества, либо тщательно изучить соответствующую литературу.

Как Тесла изобрёл свою катушку

Никола Тесла — величайший изобретатель XX века

Одним из направлений работы Никола Тесла в конце девятнадцатого столетия стала задача передачи электрической энергии на большие расстояния без проводов. 20 мая 1891 года на своей лекции в университете штата Колумбия (США) он продемонстрировал сотрудникам Американского института электроинженерии удивительный прибор. Принцип его действия лежит в основе современных энергосберегающих люминесцентных ламп.

Во время экспериментов с катушкой Румкорфа по методике Генриха Герца Тесла обнаружил перегревание стального сердечника и плавление изоляции между обмотками при подключении к прибору высокоскоростного генератора переменного тока. Тогда он принял решение модифицировать конструкцию, создав воздушный зазор между обмотками и перемещая сердечник в различные положения.

Он добавил в схему конденсатор, препятствующий выгоранию катушки.

Принцип работы катушки тесла и применение

При достижении соответствующей разности потенциалов избыток энергии выходит в виде стримера с фиолетовым свечением

Это резонансный трансформатор, в основе работы которого лежит следующий алгоритм:

• конденсатор заряжается от высоковольтного трансформатора;
• при достижении необходимого уровня заряда происходит разрядка с проскакиванием искры;
• в первичной катушке трансформатора происходит замыкание, приводящее к возникновению колебаний;
• перебирая точку подключения к виткам первичной катушки, изменяют сопротивление и настраивают всю схему.

В результате высокое напряжение в верхней части вторичной обмотки приведёт к появлению впечатляющих разрядов в воздухе. Для большей наглядности принцип действия устройства сравнивают с качелями, которые раскачивает человек. Качели — это колебательный контур из трансформатора, конденсатора и разрядника, человек — первичная обмотка, ход качели — движение электрического тока, а высота подъёма — разность потенциалов. Достаточно несколько раз с определённым усилием толкнуть качели, как они поднимутся на значительную высоту.

Помимо познавательно-эстетического использования (демонстрация разрядов и светящихся без подключения к сети ламп), устройство нашло своё применение в следующих отраслях:

• радиоуправление;
• передача данных и энергии без проводов;
• дарсонвализация в медицине — обработка поверхности кожи слабыми токами высокой частоты для тонизирования и оздоровления;
• поджиг газоразрядных ламп;
• поиск течи в вакуумных системах и др.

Изготовление катушки Тесла своими руками в домашних условиях

Проектирование и создание устройства не представляет сложности для людей, знакомых с принципами электротехники и электричества. Однако даже новичку под силу будет справиться с этой задачей, если провести грамотные расчёты и скрупулёзно следовать пошаговой инструкции. В любом случае до начала работ следует обязательно ознакомиться с правилами техники безопасности для работ с высоким напряжением.

Схема

Катушка тесла представляет собой две катушки без сердечника, посылающих большой импульс тока. Первичная обмотка состоит из 10 витков, вторичная — из 1000. Включение в схему конденсатора позволяет снизить до минимума потери искрового заряда. Выходная разность потенциалов превышает миллионы вольт, что позволяет получать эффектные и зрелищные электрические разряды.

Перед тем как взяться за изготовление катушки своими руками, необходимо изучить схему её строения

Инструменты и материалы

Для сбора и последующего функционирования катушки Тесла понадобится подготовить следующие материалы и оборудование:

• трансформатор с выходным напряжением от 4 кВ 35 мА;
• болты и металлический шарик для разрядника;
• конденсатор с рассчитанными параметрами ёмкости не ниже 0,33 µF 275 В;
• ПВХ труба диаметром 75 мм;
• эмалированная медная проволока сечением 0,3–0,6 мм — пластиковая изоляция предотвращает пробой;
• полый металлический шар;
• толстый кабель или трубка из меди сечением 6 мм.

Пошаговая инструкция по изготовлению катушки

В качестве источника питания также можно использовать мощные батареи

Алгоритм изготовления катушки состоит из следующих этапов:

1. Подбор источника питания. Оптимальный вариант для новичка — трансформаторы для неоновых вывесок. В любом случае выходное напряжение на них не должно быть ниже 4кВ.
2. Изготовление разрядника. От качества этого элемента зависит общая производительность устройства. В самом простом случае это могут быть вкрученные на расстоянии в несколько миллиметров друг от друга обыкновенные болты, между которыми установлен металлический шарик. Расстояние подбирают таким образом, чтобы искра пролетала в том случае, когда только разрядник подключён к трансформатору.
3. Расчёт ёмкости конденсатора. Резонансную ёмкость трансформатора умножают на 1,5 и получают искомую величину. Конденсатор с заданными параметрами разумнее приобрести готовый, поскольку при отсутствии достаточного опыта сложно собрать этот элемент самостоятельно, чтобы он работал. При этом могут возникнуть сложности с определением его номинальной ёмкости. Как правило, при отсутствии большого элемента конденсаторы катушки представляют собой сборку из трёх рядов по 24 конденсатора в каждом. При этом на каждом конденсаторе должен быть установлен гасящий резистор 10 МОм.
4. Создание вторичной катушки. Высота катушки равна пяти её диаметрам. Под эту длину подбирают подходящий доступный материал, например, поливинилхлоридную трубу. Её обматывают медной проволокой в 900–1000 витков, а затем покрывают лаком для сохранения эстетичного внешнего вида. К верхней части прикрепляют полый шар из металла, а нижнюю часть заземляют. Желательно продумать отдельное заземление, так как при использовании общедомового велика вероятность выхода из строя других электроприборов. Если готовый металлический шар отсутствует, то его можно заменить другими аналогичными вариантами, выполненными самостоятельно:
   • обернуть пластиковый шар фольгой, которую следует тщательно разгладить;
   • обмотать алюминиевой лентой гофротрубу, свёрнутую в круг.
5. Создание первичной катушки. Толщина трубки препятствует резистивным потерям, с увеличением толщины уменьшается её способность к деформированию. Поэтому сильно толстый кабель или трубка будут плохо сгибаться и трескаться в местах сгибов. Шаг между витками выдерживают в 3–5 мм, количество витков зависит от общих габаритов катушки и подбирается экспериментально, также как и место подключения устройства к источнику питания.
6. Пробный запуск. После выполнения первичных настроек запускают катушку.

Особенности изготовления других видов устройств

Её в основном используют в оздоровительных целях

Для изготовления плоской катушки предварительно готовят основание, на которое последовательно укладывают два медных провода сечением 1,5 мм параллельно плоскости основания. Сверху укладку лакируют, продлевая срок службы. Внешне этот прибор представляет собой ёмкость из двух вложенных друг в друга спиральных обкладок, подключаемых к источнику питания.

Технология изготовления мини-катушки идентична выше рассмотренному алгоритму для стандартного трансформатора, но в этом случае понадобится меньше расходных материалов, а запитать её можно будет от стандартной батарейки «Крона» 9В.

Видео: как создать мини-катушку тесла

При подключении катушки к трансформатору, выводящему ток посредством музыкальных волн высокой частоты, можно получить устройство, разряды которого меняются в зависимости от ритма звучащей музыки. Используется при организации шоу и развлекательных аттракционов.

Катушка Тесла — высокочастотный резонансный трансформатор высокого напряжения. Потери энергии при высокой разнице потенциалов позволяют получать красивые электрические явления в виде молний, самозагорающихся ламп, реагирующих на музыкальный ритм разрядов и др. Собрать этот прибор можно из стандартных электротехнических деталей. Однако не следует забывать о мерах предосторожности как во время создания, так и во время использования устройства.

Демонстрация катушки Тесла

Демонстрация катушки Тесла

Автор(ы): Дэвид Ариас и Джосейлн Кастро	Демонстрационное оборудование — Руководство для учителя SED 695B

Проиллюстрированные принципы : Следующая демонстрация иллюстрирует ионизацию газов под действием электрического напряжения.

Стандарты, адресованные : 9-12 Калифорнийские стандарты по физике 5ф. Учащиеся знают, что магнитные материалы и электрические токи (движущиеся электрические заряды) являются источниками магнитных полей и подвержены влиянию сил, возникающих из-за магнитных полей других источников. 5г. Учащиеся знают, как определить направление магнитного поля, создаваемого током, протекающим по прямому проводу или катушке. 5ч. Учащиеся знают, что изменяющиеся магнитные поля создают электрические поля, тем самым индуцируя токи в близлежащих проводниках.

Материалы Катушка Тесла Флуоресцентная лампа Soft White (20 Вт, 30 Вт, 40 Вт) электрическая розетка линейка	Объяснение используемых принципов Это демонстрирует идею использования магнитного поля в качестве источника электричества для лампочки. Катушка тесла служит источником электричества. Магнитное поле, излучаемое катушкой Тесла, заставляет электроны двигаться внутри лампочки, в конечном итоге расщепляясь, высвобождая энергию, заставляя лампочку загораться.
Процедура : 1. Перед подключением к электрической розетке убедитесь, что катушка Тесла выключена. 2. Подключите катушку Тесла. 3. Выключите свет. Попросите учащихся понаблюдать за катушкой Тесла. 4. Отойдите от катушки Тесла. Выньте люминесцентные лампочки. Спросите учащихся, как вы думаете, можно ли зажечь лампочку, просто используя катушку Тесла? 5. Студенты работают в парах и строят гипотезу и процедуру. НАПОМНИТЕ СТУДЕНТАМ: БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕЖДЕ ВСЕГО. 6. Попросите учащихся предложить несколько идей и выберите некоторые из них для демонстрации. 7. Используйте наименьшую мощность и продемонстрируйте, как работает катушка Тесла. 8. Следующий вопрос: ЧТО ЕСЛИ МЫ СТОИМ ДАЛЬШЕ ОТ ЛАМПЫ? КОГДА МЫ МОЖЕМ ПОЛУЧИТЬ САМЫЙ ЯРКИЙ СВЕТ? 8. В ГРУППЫ решите, что если мы будем использовать разные лампочки с разной мощностью. Какая лампочка лучше всего будет работать на расстоянии 30 см от катушки тесла? 30 Вт? 50? и т. д . 9. Продемонстрировать свои гипотезы. 10 . Индивидуальное задание: Какие еще лампочки или устройства могут работать с этой демонстрацией? Убедитесь, что вы можете объяснить свои идеи.
Ссылки и ссылки : Катушка Тесла http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil http://peeceebee.home.mindspring.com/id1.html http://howthingswork. virginia.edu/page1.php?QNum=1460 Люминесцентная лампа http://home.howstuffworks.com/fluorescent-lamp.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Флуоресцентная_лампа http://rabi.phys.virginia.edu/HTW/incandescent_light_bulbs.html Демонстрация http://demoroom.physics.ncsu.edu/html/demos/250.html http://www.physics.lsa.umich.edu/demolab/demo.asp?id=671

 

 

Как работает катушка Тесла?. Катушка Теслы может быть одной из самых… | Джон Палмер | скиллбодишоп

Как работает катушка Тесла?. Катушка Теслы может быть одной из самых… | Джон Палмер | квалифицированная кузовная мастерская | Medium Опубликовано в

·

Чтение: 4 мин.

·

4 апреля 2020 г.

Катушка Тесла может быть одним из самых интересных изобретений всех времен. Эти устройства, изобретенные Николой Теслой, представляют собой одну из первых попыток использовать силу электричества. Хотя эти устройства больше не используются для многих целей, у них есть большой потенциал для дальнейшего развития. Конечно, все это не имеет значения, если вы даже не знаете, как это работает, поэтому давайте попробуем объяснить это относительно просто.

Автор: Джон Палмер

98 подписчиков

· Редактор

Координатор цифрового маркетинга http://www.linkedin.com/in/johnpalmerjp

Еще от Джона Палмера и специализированный кузовной цех

Джон Палмер

in

Golden Rain Tree

Koelreuteria paniculata

·Чтение через 4 мин·8 августа 2021 г.

John Palmer

in

Как работает полный привод Subaru?

У каждого производителя автомобилей есть маленькие штрихи, которые делают их уникальными и выделяют среди конкурентов.

В случае с Subaru у них есть…

·4 минуты чтения·11 февраля 2020 г.

Джон Палмер

в

Как долго работает батарея Tesla?

Нет никаких сомнений в том, что электромобиль — это транспортное средство будущего. Поскольку ископаемое топливо становится все более и более проблематичным, мы…

·Чтение на 4 мин·11 февраля 2020 г.

Джон Палмер

в

Что означает индикатор Check Engine?

Индикатор «Check Engine» на приборной панели, вероятно, является одним из самых непонятных сигнальных индикаторов в вашем автомобиле. Хотя предупреждающий свет…

3 минуты чтения·30 марта 2018

Просмотреть все от Джона Палмера

Рекомендовано на Medium

Неприлично

10 секунд, которые закончились моим 20-летним браком 9 0191

Август на севере Вирджиния, жарко и влажно. Я до сих пор не принял душ после утренней пробежки. Я ношу свою домохозяйку…

·4 минуты чтения·16 февраля 2022 г.

The PyCoach

в

Вы используете ChatGPT неправильно! Вот как опередить 99% пользователей ChatGPT

Освойте ChatGPT, изучив технологию быстрого доступа.

·7 мин чтения·17 марта

Списки

Подборка персонала

323 истории·81 сохранение

Истории, которые помогут вам повысить свой уровень на работе

19 историй·46 сохранений

Самосовершенствование 101

20 историй·92 сохранения

Продуктивность 101

20 историй·96 сохранений

Проект «Хорошие мужчины»

в

Мой 9-летний сын случайно объяснил, почему его мама развелась со мной

9001 2

Истина всегда витала чуть-чуть я ничего не понял.

·8 min read·3 сентября 2020 г.

Крис Дэвидсон

в

Выглядеть лучше, чем 99% людей старше 40 лет, это об одном

9021 2 Не тренировки, диеты, добавки или какие-либо «хаки» . Как только вы прибьете это, вас ничто не остановит.