Как сделать катушку Тесла своими руками. Бифилярная катушка Тесла. Трансформатор тесла своими руками, простейшая схема

Который изготовлен своими руками . Я надеюсь, что описанная ниже информация, станет полезной для читателей и будет использована при изготовлении различных самоделок , в основе которых лежать принципы электричества.

Шаг 1: Опасность

В отличие от других экспериментов с использованием высоковольтного напряжения, разряд от катушки может быть очень опасным. Ваша нервная система и система кровообращения может получить серьезный ущерб. Не прикасайтесь к катушке, не при каких обстоятельствах.

Если это ваш первый проект такого рода, попросите человека с опытом помочь вам и соблюдайте правила техники безопасности.

Шаг 2: Сбор материалов

Катушка вторичной обмотки:

• Пластиковая труба 38 мм в диаметре (чем длиннее, тем лучше);
• Около 90 м медного эмалированного провода диаметром 0,5 мм;
• 38 мм пластиковый переходник;
• 38 мм металлический напольный фланец с резьбой;
• Эмалевая краска в баллончике;
• Круглый, гладкий металлический предмет – клемма для разрядки заряда.

Катушка первичной обмотки:

• Около 3 м тонкой медной трубы.

Конденсаторы:

• 6 стеклянных бутылок;
• Кухонная соль;
• Масло (я использовал рапсовое);
• Алюминиевая фольга.

Блок питания высокого напряжения, который выдает около 9 кВ и 30 мА.

Шаг 3: Наматываем вторичную обмотку

Сделаем небольшое отверстие в верхней части трубы. Проденем в него один конец проволоки и обернём её вокруг трубы. Медленно и осторожно начинаем наматывать катушку, убедившись, что провода не пересекаются, и не остается пробелов. Этот шаг – самый тяжёлый и утомительный, но время будет потрачено не зря – в итоге у вас получится очень качественная катушка. Через каждые 20 витков наклеиваем липкую ленту на проволоку – она будет выступать в качестве барьера, если катушка начнёт разматываться. По завершению работы плотно обернём изоленту вокруг верхней и нижней части катушки и распылим на обмотку 2 или 3 слоя эмали.

Для намотки катушки была изготовлена самоделка , которая состоя из двигателя (3 оборота в минуту) и подшипника.

Шаг 4: Подготавливаем основу и наматываем первичную обмотку

Совместим металлическую подставку с центром нижней доски и просверлим отверстия для болтов. Установим болты «вверх ногами». Это позволит закрепить базу для первичной обмотки гайками с внешней стороны поделки . После чего прикрутим её к основе. Возьмём медную трубку и сформируем из неё перевернутый конус.

Разрядник – два болта торчащих из деревянной доски. Они регулируются, благодаря чему можно проводить настройку.

Шаг 5: Собираем конденсаторы

Вместо того, чтобы покупать конденсаторы, сделаем их своими руками . Для этого нам понадобится соленая вода, масло и алюминиевая фольга. Обернём бутылку фольгой и заполним её водой. Постарайтесь налить равное количество воды в каждую бутылку, так как одинаковый объем поможет сохранить стабильную выходную мощность. Максимальное количество соли, что вы можете разбавить в воде 0,359 г / мл (однако всё расчёты заканчивались тем, что получался сильный соляной раствор, поэтому уменьшил количество до 5 грамм). Убедитесь, что вы используете «правильное» количество соли на объём воды. Теперь влейте по несколько мл масла в бутылку. Пробейте отверстие в крышке и протяните в него длинный провод. Теперь у вас есть один полностью функционирующий конденсатор, нужно сделать еще 5.

Дополнительно, чтобы держать бутылки вместе, сделайте или найдите ящик для них.

Если вы используете БП 15 кВ 30 мА, необходимо использовать 8-12 бутылок, а не 6!

Шаг 6: Подключаем все воедино

Разводим проводку в соответствии со схемой. Земля вторичной обмотки не может быть поставлена на «землю» электросети здания, в этом случае она «сожжёт» все электроприборы в вашем доме.

Характеристики моих катушек:

• 599 витков на вторичной катушке;
• 6.5 витков на основной катушке.

Шаг 7: Запускаем установку

Вынесите её на улицу при первом запуске, поскольку действительно не безопасно запускать такое мощное устройство в помещении (высокий риск пожара). Нажмите на выключатель, и наслаждаться световым шоу. Мой БП с 9кВ и 30 мА, позволяет катушке испускать 15 см искры.

Шаг 8: На будущее…

Есть несколько вещей, которые необходимо изменить в моей следующей установке. Первое – конструкция первичной обмотки. Она должна быть более плотно свернута и состоять из большего числа витков. Второе – более качественно выполнить разрядник.

Спасибо за внимание!

Никола Тесла, как и многие другие физики, изучению энергии токов и способам ее передачи, созданию уникальных разработок. Одной из них была катушка Тесла – это , предназначенный для получения токов высокой частоты.

Тесла, определенно, был гением. Именно он принес в мир использование переменного тока и запатентовал множество изобретений. Одно из них - знаменитая катушка, или трансформатор Тесла. Если у вас есть определенные знания и навыки, вы вполне можете самостоятельно создать катушку Тесла дома. Давайте выяснять, какова суть этого устройства и как создать его в домашних условиях, если вам вдруг этого очень сильно захотелось.

Что такое катушка Тесла и зачем она нужна?

Как уже отмечалось ранее, катушка Тесла представляет собой резонансный трансформатор. Назначение трансформатора - изменение значения напряжения электрического тока. Эти приборы бывают соответственно понижающие и повышающие.

Многие пытаются повторить многочисленные уникальнейшие эксперименты великого гения. Однако для этого им придется решить важнейшую задачу – как сделать катушку Теслы в домашних условиях. Но как это сделать? Попробуем подробно описать так, чтобы у вас это получилось с первого раза.

Как сделать катушку Тесла в домашних условиях своими руками

В интернете можно найти массу информации о том, как сделать музыкальную или мини катушку Тесла своими руками. Но мы расскажем и наглядно покажем на примере иллюстраций, как сделать простую катушку Тесла на 220 Вольт в домашних условиях.

Так как это изобретение было создано Николой Тесла для экспериментов с высоковольтными зарядами, в нем присутствуют следующие элементы: источник питания, конденсатор, 2 катушки (именно между ними будет циркулировать заряд), 2 электрода (между ними заряд будет проскакивать).

Катушка Тесла применяется в множестве устройств: от телевидения и ускорителя частиц до игрушек для детей

Для начала работ вам понадобятся следующие детали:

• блок питания от неоновых вывесок (питающий трансформатор);
• несколько керамических конденсаторов;
• металлические болты;
• фен (если нет фена, можно использовать вентилятор);
• медный провод, покрытый лаком;
• металлический шар или кольцо;
• тороидальные формы для катушек (можно заменить цилиндрическими);
• предохраняющая штанга;
• дроссели;
• штырь для заземления.

Создание должно происходить по следующим этапам.

Проектирование

Для начала стоит определиться с тем, каких размеров должна быть катушка и где она будет располагаться.

Если финансы позволяют, вы можете создать в домашних условиях просто огромнейший генератор. Но вам стоит помнить об одной важной детали : катушка создает множество искровых разрядов, которые сильно разогревают воздух, заставляя его расширяться. В результате образуется гром. В итоге созданное электромагнитное поле в состоянии вывести из строя все электроприборы. Поэтому лучше создавать ее не в квартире, а где-то в более укромном и удаленном уголке (гараж, мастерская и пр.).

Если хотите заранее определить, насколько длинная дуга получится у вашей катушки или силу мощности необходимого блока питания, произведите следующие замеры: расстояние между электродами в сантиметрах разделите на 4,25, полученное число возведите в квадрат. Итоговое число и будет ваша мощность в Ваттах. И наоборот – чтобы выяснить расстояние между электродами, квадратный корень мощности необходимо умножить на 4,25. Для катушки Тесла, которая будет в состоянии сотворить дугу длиной в полтора метра, потребуется 1 246 Вт. А прибор с блоком питания на один киловатт сможет сделать искру длиной в 1,37 метра.

Далее изучаем терминологию. Для создания столь необычного прибора нужно будет разбираться в узкоспециализированных научных терминах и единицах измерения. И чтобы не оплошать и все сделать верно, придется научиться понимать их смысл и значение. Вот некоторая информация, которая поможет:

1. Что такое электрическая емкость ? Это способность накапливать и удерживать электрический заряд определенного напряжения. То, что накапливает электрический заряд, называется конденсатором . Фарад – это единица измерения электрических зарядов (Ф). Он может быть выражен через 1 ампер секунду (Кулон), помноженную на вольт. Обычно емкость измеряют в миллионных и триллионных долях фарада (микро- и пикофарадах).
2. Что такое самоиндукция? Так называют явление возникновения ЭДС в проводнике при изменении проходящего через него тока. У высоковольтных проводов, по которым течет низкоамперный ток, высокая самоиндукция. Ее единица измерения – генри (Гн), который соответствует цепи, где при изменении тока со скоростью один ампер в секунду создается ЭДС 1 Вольт. Обычно индуктивность измеряется в мили- и микрогенри (тысячной и миллионной части).
3. Что такое резонансная частота ? Так называют частоту, на которой потери на передачу энергии будут минимальными. В катушке Тесла это будет частота минимальных потерь при передаче энергии между первичной и вторичной обмотками. Ее единица измерения – герц (Гц), то есть один цикл в секунду. Обычно резонансная частота измеряется в тысячах Герцах или килогерцах (кГц).

Сбор необходимых деталей

Выше мы уже писали, какие составляющие вам понадобятся для создания катушки Тесла в домашних условиях. И если вы радиолюбитель, у вас непременно найдется что-нибудь из этого (а то и все).

А вот некоторые особенности необходимых деталей:

• источник питания должен питать через дроссель накопительный или первичный колебательный контур, состоящий из первичной катушки, первичного конденсатора и разрядника;
• первичная катушка должна быть расположена около вторичной катушки, являющейся элементом вторичного колебательного контура, но при этом контуры не должны соединяться проводами. Стоит вторичному конденсатору накопить достаточный заряд, как он тут же начнет высвобождать в воздух электрические заряды.

Создание катушки Тесла

1. Выбираем трансформатор . Именно питающий трансформатор будет решать, какого размера будет ваша катушка. Большая часть таких катушек работает от трансформаторов, способных выдавать ток от 30 до 100 миллиампер при напряжении от пяти до пятнадцати тысяч вольт. Найти нужный трансформатор можно на ближайшем радиорынке, в интернете или же снять с неоновой вывески.
2. Делаем первичный конденсатор . Его можно собрать из нескольких более мелких конденсаторов, соединив их в цепи. Тогда они смогут накапливать равные доли заряда в первичном контуре. Правда, нужно, чтобы все мелкие конденсаторы имели одинаковую емкость. Каждый из таких мелких конденсаторов будет называться составным.

Приобрести конденсатор небольшой емкости можно на радиорынке, в интернете или же снять со старого телевизора керамические конденсаторы. Впрочем, если у вас золотые руки, можете и самостоятельно сделать их из алюминиевой фольги с помощью полиэтиленовой пленки.

Для достижения максимальной мощности необходимо, чтобы первичный конденсатор полностью заряжался каждые пол цикла подачи энергии. Для источника питания в 60 Гц нужно, чтобы заряд происходил 120 раз в секунду.

1. Проектируем разрядник . Чтобы сделать одиночный разрядник, используйте минимум шестимиллиметровый (в толщину) провод. Тогда электроды смогут выдерживать тепло, которое выделяется во время заряда. Кроме того можно сделать многоэлектродный или роторный разрядник, а также осуществлять охлаждение электродов путем воздушного обдува. Для этих целей прекрасно подойдет старый домашний пылесос.
2. Делаем обмотку первичной катушки . Саму катушку делаем из проволоки, но понадобится форма, вокруг которой придется делать намотку проволоки. Для этих целей используется медная лакированная проволока, купить которую можно в магазине радиоэлектроники или просто снять с любого старого ненужного электроприбора. Форма, вокруг которой будем наматывать проволоку, должна быть конической или цилиндрической формы (пластиковая или картонная трубка, старый абажур и т.д.). Благодаря длине проволоки можно регулировать индуктивность первичной катушки. Последняя должна иметь низкую индуктивность, поэтому в ней должно быть небольшое количество витков. Проволока для первичной катушки не обязательно должна быть сплошной – можно скрепить несколько, чтобы по ходу сборки регулировать индуктивность.
3. Собираем в одну цепь первичный конденсатор, разрядник и первичную катушку . Данная цепь будет образовывать первичный колебательный контур.
4. Делаем вторичную катушку индуктивности . Здесь нам также понадобится цилиндрическая форма, куда нужно наматывать проволоку. У этой катушки должна быть та же резонансная частота, что и у первичной, иначе не избежать потерь. Вторичная катушка должна быть выше первичной, потому что у нее будет больше индуктивность и она будет препятствовать разряду вторичного контура (именно он может привести к сгоранию первичной катушки). При нехватке материалов для создания большой вторичной катушки можно сделать разрядный электрод. Это защитит первичный контур, но заставит этот электрод принимать на себя большинство разрядов, в результате чего разряды не будут видны.
5. Создаем вторичный конденсатор, или терминал . Он должен иметь скругленную форму. Обычно это тор (бубликообразное кольцо) или сфера.
6. Соединяем вторичный конденсатор и вторичную катушку . Это и будет вторичный колебательный контур, который должен быть заземлен подальше от домашней проводки, которая питает источник катушки Тесла. Для чего это нужно? Так получится избежать блуждания высоковольтных токов по проводке дома и последующего вреда любым подключенным электроприборам. Для отдельного заземления достаточно будет просто вогнать в землю металлический штырь.
7. Делаем импульсные дроссели . Сделать такую небольшую катушку, способную предотвратить поломку источника питания разрядником, можно, если намотать вокруг тонкой трубки медную проволоку.
8. Собираем все детали в единое целое . Первичный и вторичный колебательные контуры размещаем рядом, через дроссели присоединяем к первичному контуру питающий трансформатор. Вот и все! Чтобы воспользоваться катушкой Тесла по назначению, достаточно включить трансформатор!

Если у первичной катушки слишком большой диаметр, можно разместить вторичную катушку внутри первичной.

А вот вся последовательность сбора катушки Тесла в картинках:

Совет 1: если вы хотите управлять направлением разрядов, которые выходят из вторичного конденсатора, поместите рядом любой металлический предмет таким образом, чтобы между обоими не было контакта. В этом случае контакт будет принимать форму дуги, тянущейся от конденсатора к предмету. Интересно, что если рядом поместить люминесцентную лампу или лампочку накаливания, то благодаря катушке Тесла они начнут светиться.

Совет 2 : если хотите спроектировать и создать качественную катушку, необходимо произвести сложные математические расчеты. Впрочем, если вы сами не можете их выполнить, ищите помощников или формулы из интернета.

Совет 3 : не стоит приступать к созданию катушки Тесла, если у вас нет соответствующего инженерного опыта или познаний в электронике.

Совет 4 : неоновые вывески последнего поколения содержат полупроводниковые источники питания со встроенным устройством защитного отключения. Это делает их непригодными для создания катушки Тесла !

Мир физики и электроники таит в себе множество тайн и красоту, которую при должном опыте и знаниях может воссоздать каждый своими руками. Так и вы, следуя всем перечисленным советам, всегда сможете собственноручно создать легендарную катушку Тесла дома, поражая гостей и соблазняя противоположный пол. А если гениальный ум и жажда изобретений мешают вам учиться, просто воспользуйтесь услугами сервисов для студентов !

Некоторые изображения взяты из источника:

Ни для кого не является секретом кто такой знаменитый Никола Тесла. Мистические истории, которые рассказывают о нем, на сегодня не обсуждаем. Вспомним известные изобретения, о которых спорят до сегодняшнего дня.

Основные изобретения

• Беспроводная передача энергии на длительные расстояния;
• Флуоресцентное свечение;
• Электрочасы;
• Турбина;
• Электрические печи;
• Люминесцентные лампы;
• Электронный микроскоп.

Перечислить все его 800 изобретений просто нет возможности. Одним из изобретений, которое поражает яркими явлениями в виде молния образных вспышек, считают высокочастотные катушки Тесла. Они представляет собой резонансный трансформатор. Данное устройство уже не одно десятилетие поражает мощью больших разрядов. Увидев работу устройства, не сможете забыть удивительное явление, которые создает яркие световые эффекты, напоминающие собой управляемые молнии. Используя катушки диаметром в 60 метров и полюс из медной сферы, Тесла разместил их над лабораторией и генерировал разряды. Длина, их достигала более, сорока метров.

Такие стрелы создавали эффекты невероятной красоты, при этом звук грома (освобожденная энергия) был слышен за 25 километров. Над башней плыл светящийся шар диаметр, которого был не менее 30 метров. Людей поражало необычайное зрелище пляшущих по земле искр. Кроме того когда кто либо пытался открыть водопроводный кран получал охапку цветных огоньков. Подобный экспериментальный запуск состоялся в 1904 году.

Если вы специалист любитель, у вас есть заветная мечта повторить работу гениального изобретателя, тогда попытаемся разобраться, как собрать катушку Тесла. Несмотря на то, что сама работа не сложная, многие не могут с ней справиться. Для того чтобы все получилось, надо знать принцип работы катушки Тесла. Устройство имеет несколько названий, но все они обозначают одно, и то же:

• Трансформатор Тесла (основное название);
• Катушка Тесла;
• Тесла.

Принцип работы катушки Тесла.

Следует помнить, что это универсальная трансформаторная конструкция, которая изготавливается из двух обмоток, не имеющих общего сердечника, поскольку он усиливает взаимоиндукцию. Первая (первичка) катушка, к ней подводят переменное напряжение, которое создает магнитное поле. С его помощью полученная энергия первичной катушки передается во вторую обмотку.

Вторая модель также создает контур (колебательный), но разница в том, что конденсат, заменяет емкость тороида. Вся полученная энергия определенное время сохраняется в данном контуре в виде напряжения. Отсюда вытекает вывод: чем больше мы накопим энергии, тем выше будет полученное напряжение. На выходе оно составляет ни много ни мало миллионы вольт. Это дает возможность наблюдать удивительное зрелище электрических разрядов. Длина импульсов достигает нескольких метров. Чтобы повторить изобретение, в первую очередь появляется вопрос, как собрать катушку Тесла. Для этого вам потребуется:

1. Тороид. Выполняет три основных функции – снижает резонансные частоты, создает накопление энергии, формирует магнитные поля. Производят тороиды из алюминиевой стали или гофры;
2. Вторичная модель катушки (основная деталь), должна обладать значительной индуктивностью;
3. Первичная низко индуктивная катушка. Для изготовления используют медные трубы;
4. Защитное кольцо используют для того чтобы не вышла из строя электроника;
5. Обязательное заземление ;
6. Металлическая проволока, имеющая разный диаметр;

После того как вы подготовите весь требуемый материал переходите к пошаговому созданию изобретения.

Работа начинается с обмотки.

Для того чтобы сделать обмотку на первой катушке, подготовьте специальную форму. Она должна быть конусной или цилиндрической. Вокруг намотайте проволоку из медного сплава. Оборотов должно быть не меньше десяти. Делать витки следует плотно, но в тоже время обязательно следует контролировать, чтобы не было нахлестов. После того как закончите обмотку обязательно заизолируйте и укрепите полученные витки используя для этого лак. Помните!!! Длина проволоки влияет на индуктивность, а она на первой катушке обязана быть только низкой.

Вторичная модель создается аналогично, но количество витков увеличивается. Их должно быть как минимум тысяча, при этом трансформационный коэффициент больше в пятьдесят раз по количественному соотношению второй обмотки к первичной. Намотка вторичной катушки Тесла должна быть мощнее. Но при этом должна иметь равную к первичной обмотке частоту, поскольку разница приведет к сгоранию первой катушки.

После того как закончили первый этап работы, переходите к подготовке трансформатора. Его следует выбирать очень тщательно, он должен строго соответствовать размерам катушки. Используя мелкие конденсаторы равных размеров, объедините их между собой, в цепь. Благодаря этому у вас будет потенциал для равномерного накопления энергии в первичном контуре. Чтобы он был достаточно мощным, полученный конденсатор должен постоянно получать зарядку. Получив основные элементы, соедините все, используя для этого дросселя. Полученный прибор начнет работать только после того как вы подключите трансформатор.

Виды получаемых разрядов:

1. Стримеры – это тонкие каналы, которые имеют большое количество разветвлений, создают тусклое свечение и содержат ионизированные газовые атомы. Применяются разряды для ионизации воздуха;
2. Спарк представляет собой скользящий разряд искр;
3. Коронный вид разряда представляет собой свечение ионов, которые находятся в электрополе высокого напряжения;
4. Дуговой разряд.

Не применяя провода, используя данное высокочастотное устройство, у вас будет возможность поддерживать свечение ламп. Кроме того на крае обмотки будет вырабатываться яркая красивая искра, к ней можно прикоснуться руками, поскольку она относительно безопасная. Но как советуют специалисты трансформаторное устройство нельзя включать возле ПК, телефонов или посторонних бытовых приборов, поскольку они могут выйти из строя. В том случае, если получится самостоятельно создать такую катушку, прежде чем начинать проводить испытание следует придерживаться определенных правил:

1. Прибор может вывести из строя все электроприборы, которые включены в электрическую сеть;
2. Находитесь подальше от предметов, сделанных из металла, поскольку сможете получить ожог.

Делитесь своими знаниями и опытом удачного создания катушки Тесла в

Одним из знаменитых изобретений Николы Тесла была катушка Тесла. Это изобретение представляет собой резонансный трансформатор, который образует высокочастотное повышенное напряжение. В 1896 году на изобретение выдан патент, который имел название аппарата для образования электрического тока высокого потенциала и частоты.

Устройство и работа

Элементарный трансформатор Тесла включает в себя две катушки, тороид, конденсатор, разрядник, защитное кольцо и .

Тороид выполняет несколько функций:

• Снижение частоты резонанса, особенно для вида катушки Тесла с полупроводниковыми ключами. плохо функционируют на повышенных частотах.
• Накапливание энергии перед возникновением электрической дуги. Чем больше размер тороида, тем больше энергии накоплено. В момент пробоя воздуха тороид выдает эту накопленную энергию в электрическую дугу, при этом увеличивая ее.
• Образование электростатического поля, отталкивающего дугу от вторичной обмотки. Часть этой функции исполняет вторичная обмотка. Однако тороид помогает ей в этом. Поэтому электрическая дуга не бьет во вторичную обмотку по кратчайшему пути.

Обычно наружный диаметр тороида в два раза больше диаметра вторичной обмотки. Тороиды производят из алюминиевой гофры и других материалов.

Вторичная обмотка трансформатора Тесла является основным элементом конструкции. Обычно длина обмотки относится к ее диаметру 5: 1. Диаметр проводника для катушки выбирают из расчета, чтобы разместилось около 1000 витков, которые должны располагаться плотно между собой. Витки обмотки покрывают несколькими слоями лака или эпоксидной смолы. В качестве каркаса выбирают ПВХ-трубы, которые можно купить в строительном магазине.

Защитное кольцо служит для предохранения от выхода из строя электронных элементов в случае попадания электрической дуги в первичную обмотку. Защитное кольцо устанавливается, если размер стримера (электрической дуги) больше длины вторичной катушки. Это кольцо выполнено в виде медного незамкнутого проводника, заземленного отдельным проводом на общее заземление.

Первичная обмотка чаще всего выполняется из медной трубки, применяемой в кондиционерах. Сопротивление первичной обмотки должно быть небольшим, так как по ней будет проходить большая сила тока. Трубку чаще всего выбирают толщиной 6 мм. Также можно использовать для намотки проводники большого сечения. Первичная обмотка является своеобразным элементом подстройки в таких катушках Тесла, в которых первый контур резонансный. Поэтому место подключения питания выполняют с учетом его перемещения, с помощью которого меняют частоту резонанса первого контура.

Форма первичной обмотки может быть различной: конической, плоской или цилиндрической.

Катушка Тесла должна иметь заземление . Если его не будет, то стримеры будут бить в саму катушку, для замыкания тока.

Колебательный контур образован конденсатором совместно с первичной обмоткой. В этот контур также подключен разрядник, который является нелинейным элементом. Во вторичной обмотке также образован контур колебаний, в котором конденсатором выступает емкость тороида и межвитковая емкость катушки. Чаще всего для предохранения от электрического пробоя вторичную обмотку покрывают лаком или эпоксидной смолой.

В результате катушка Тесла, или другими словами трансформатор, состоит из двух контуров колебаний, связанных между собой. Это и придает трансформатору Тесла необычные свойства, и является основным отличительным качеством от обычных трансформаторов.

При достижении напряжения пробоя между электродами разрядника, образуется электрический лавинообразный пробой газа. При этом происходит разряд конденсатора на катушку через разрядник. Вследствие этого цепь контура колебаний, который состоит из конденсатора и первичной обмотки, остается замкнутой на разрядник. В этой цепи возникают колебания высокой частоты. Во вторичной цепи образуются резонансные колебания, в результате чего возникает высокое напряжение.

Во всех видах катушки Тесла главным элементом являются контуры: первичный и вторичный. Однако генератор колебаний высокой частоты может отличаться по конструкции.

Катушка Тесла по сути дела состоит из двух катушек, не имеющих металлического сердечника. Коэффициент трансформации катушки Тесла в несколько десятков раз выше отношения числа витков обеих обмоток. Поэтому выходное напряжение трансформатора достигает нескольких миллионов вольт, что и обеспечивает мощные электрические разряды длиной в несколько метров. Важным условием является образование контура колебаний первичной обмоткой и конденсатором, вхождение в резонанс этого контура с вторичной обмоткой.

Разновидности

Со времен Николы Тесла появилось много различных видов трансформаторов Тесла. Рассмотрим распространенные основные виды таких трансформаторов, как катушка Тесла.

SGTC – катушка, работающая на искровом разряде, имеет классическое устройство, используемое самим Теслой. В этой конструкции элементом коммутации является разрядник. У маломощных устройств разрядник выполнен в виде двух отрезков толстого проводника, находящихся на определенном расстоянии. В устройствах большей мощности используются вращающиеся разрядники сложной конструкции с применением электродвигателей. Такие трансформаторы производят при необходимости получения стримера большой длины, без каких-либо эффектов.

VTTC – катушка на основе электронной лампы, которая является коммутирующим элементом. Подобные трансформаторы способны функционировать в постоянном режиме и выдавать разряды большой толщины. Такой тип питания обычно применяют для создания катушек высокой частоты. Они создают эффект стримера в виде факела.

SSTC – катушка, в конструкции которой в качестве ключа используется полупроводниковый элемент в виде мощного . Такой вид трансформаторов также способен функционировать в постоянном режиме. Внешняя форма стримеров от такого устройства бывает самой различной. Управление с полупроводниковым ключом более простое, существуют такие катушки Тесла, которые умеют играть музыку.

DRSSTC – трансформатор, имеющий два контура резонанса. Роль ключей играют также полупроводниковые компоненты. Это наиболее сложный в настройке и управлении трансформатор, однако, он используется для создания впечатляющих эффектов. При этом большой резонанс получается в первом контуре. Во втором контуре образуется наиболее яркие толстые и длинные стримеры в виде молний.

Виды эффектов от катушки Тесла

• Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
• Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
• Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
• Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Малоизвестные эффекты катушки Тесла

Некоторые люди считают трансформатор Тесла каким-то особенным устройством, обладающим исключительными свойствами. Также есть мнение, что такое устройство способно стать генератором энергии и вечным двигателем.

Иногда говорят, что при помощи такого трансформатора можно передавать электрическую энергию на значительные расстояния, не используя провода, а также создать антигравитацию. Такие свойства не подтверждены и не проверены наукой, но Тесла говорил о скорой доступности таких способностей для человека.

В медицине при длительном воздействии токов высокой частоты и напряжения могут образоваться хронические заболевания и другие отрицательные явления. Также нахождение человека в поле высокого напряжения негативно сказывается на его здоровье. Можно отравиться газами, выделяемыми при функционировании трансформатора без вентиляции.

Применение

• Величина напряжения на выходе катушки Тесла иногда достигает миллионов вольт, что формирует значительные воздушные электрические разряды длиной в несколько метров. Поэтому такие эффекты применяют в качестве создания показательных шоу.
• Катушка Тесла нашла применение в медицине в начале прошлого века. Больных обрабатывали маломощными токами высокой частоты. Такие токи протекают по поверхности кожи, оказывают оздоравливающее и тонизирующее влияние, не причиняя при этом никакого вреда организму человека. Однако мощные токи высокой частоты оказывают негативное влияние.
• Катушка Тесла применяется в военной технике для оперативного уничтожения электронной техники в здании, на корабле, танке. При этом на короткий промежуток времени создается мощный импульс электромагнитных волн. В результате в радиусе нескольких десятков метров сгорают транзисторы, микросхемы и другие электронные компоненты. Это устройство действует абсолютно бесшумно. Существуют такие данные, что частота тока при функционировании такого устройства может достигать 1 ТГц.
• Иногда такой трансформатор применяется для розжига газоразрядных ламп, а также поиска течи в вакууме.

Эффекты катушки Тесла иногда используют в съемках фильмов, компьютерных играх. В настоящее время катушка Тесла не нашла широкого применения на практике в быту.

Катушка Тесла на будущее

В настоящее время остаются актуальными вопросы, которыми занимался ученый Тесла. Рассмотрение этих проблемных вопросов дает возможность студентам и инженерам институтов взглянуть на проблемы науки более широко, структурировать и обобщать материал, отказаться от шаблонных мыслей.

Взгляды Тесла актуальны сегодня не только в технике и науке, но и для работ в новых изобретениях, применения новых технологий на производстве. Наше будущее даст объяснение явлениям и эффектам, открытым Теслой. Он заложил для третьего тысячелетия основы новейшей цивилизации.

Знаменитый изобретатель Никола Тесла имеет немало заслуг перед наукой и техникой, но только одно изобретение носит его имя. Это резонансный трансформатор, известный также как« катушка Теслы».

Трансформатор Теслы состоит из первичной и вторичной обмоток, схемы, обеспечивающей питание первичной обмотки на резонансной частоте вторичной, и, опционально, дополнительной емкости на высоковольтном выходе вторичной обмотки. Острие, укрепленное на дополнительной емкости, повышает напряженность электрического поля, облегчая пробой воздуха. Дополнительная емкость снижает рабочую частоту, уменьшая нагрузку на транзисторы, и, по некоторым данным, повышает длину разрядов. В качестве каркаса вторичной обмотки используется кусок канализационной ПВХ-трубы. Вторичная обмотка состоит примерно из 810 витков эмалированного провода диаметром 0,45 мм. Первичная обмотка состоит из восьми витков провода сечением 6 мм2. Схема питания основана на принципе автоколебаний и построена на силовых транзисторах.

Суть изобретения Теслы проста. Если питать трансформатор током с частотой, равной резонансной для его вторичной обмотки, напряжение на выходе возрастает в десятки и даже сотни раз. Фактически оно ограничено электрической прочностью окружающего воздуха (или иной среды) и самого трансформатора, а также потерями на излучение радиоволн. Наиболее известна катушка в области шоу-бизнеса: она способна метать молнии!

Форма и содержание

Трансформатор выглядит весьма необычно — он словно специально сконструирован для шоу-бизнеса. Вместо привычного массивного железного сердечника с толстыми обмотками — длинная полая труба из диэлектрика, на которую провод намотан всего в один слой. Такой странный вид вызван необходимостью обеспечить максимальную электрическую прочность конструкции.

Кроме необычного внешнего вида, трансформатор Теслы имеет еще одну особенность: в нем обязательно есть некая система, создающая в первичной обмотке ток именно на резонансной частоте вторичной. Сам Тесла использовал так называемую искровую схему (SGTC, Spark Gap Tesla Coil). Ее принцип заключается в зарядке конденсатора от источника питания с последующим подключением его к первичной обмотке. Вместе они создают колебательный контур.

Емкость конденсатора и индуктивность обмотки подбираются так, чтобы частота колебаний в этом контуре совпадала с необходимой. Коммутация осуществляется с помощью искрового промежутка: как только напряжение на конденсаторе достигает определенного значения, в промежутке возникает искра, замыкающая контур. Часто можно увидеть утверждения, что «искра содержит полный спектр частот, так что там всегда есть и резонансная, за счет чего и работает трансформатор». Но это не так — без правильного подбора емкости и индуктивности действительно высокого напряжения на выходе не получить.

Решив сделать свой трансформатор Теслы, мы остановились на более прогрессивной схеме — транзисторной. Транзисторные генераторы потенциально позволяют получить любую форму и частоту сигнала в первичной обмотке.

Выбранная нами схема состоит из микросхемы драйвера силовых транзисторов, маленького трансформатора для развязки этого драйвера от питающего напряжения 220 В и полумоста из двух силовых транзисторов и двух пленочных конденсаторов. Трансформатор мотается на кольце из феррита с рабочей частотой не менее 500 кГц, на нем делается три обмотки по 10−15 витков провода. Очень важно подключить транзисторы к обмоткам трансформатора так, чтобы они работали в противофазе: когда один открыт, другой закрыт.

Нужная частота возникает за счет обратной связи со вторичной обмоткой (схема основана на автоколебаниях). Обратная связь может осуществляться двумя способами: с помощью или трансформатора тока из 50−80 витков провода на таком же ферритовом кольце, как и разделительный трансформатор, через которое проходит провод заземления нижней части вторичной обмотки, или… просто кусочка проволоки, которая выполняет роль антенны, улавливающей испускаемые вторичной обмоткой радиоволны.

Мотаем на ус

В качестве каркаса первичной обмотки мы взяли канализационную трубу из ПВХ диаметром 9 см и длиной 50 см. Для намотки используем эмалированный медный провод диаметром 0,45 мм. Каркас и катушку обмоточного провода размещаем на двух параллельных осях. В качестве оси каркаса выступал кусок ПВХ-трубы меньшего диаметра, а роль оси катушки с проводом выполнила завалявшаяся в редакции стрела от лука.

Существуют три варианта первичной обмотки: плоская спираль, короткая винтовая и коническая обмотка. Первая обеспечивает максимальную электрическую прочность, но в ущерб силе индуктивной связи. Вторая, напротив, создает наилучшую связь, но чем она выше — тем больше шансов, что произойдет пробой между нею и вторичной обмоткой. Коническая обмотка — промежуточный вариант, позволяющий получить наилучший баланс между индуктивной связью и электрической прочностью. Рекордные напряжения мы получить не рассчитывали, так что выбор пал на винтовую обмотку: она позволяет добиться максимального КПД и проста в изготовлении.

В качестве проводника взяли провод питания аудиоаппаратуры с сечением 6 мм², восемь витков которого намотали на отрезок ПВХ-трубы большего диаметра, чем у каркаса вторичной обмотки, и закрепили обычной изолентой. Такой вариант нельзя считать идеальным, ведь ток высокой частоты течет лишь по поверхности проводников (скин-эффект), так что правильнее делать первичную обмотку из медной трубы. Но наш способ прост в изготовлении и при не слишком больших мощностях вполне работает.

Управление

Для обратной связи мы изначально планировали использовать трансформатор тока. Но он оказался неэффективным при малых мощностях катушки. А в случае антенны сложнее обеспечить первоначальный импульс, который запустит колебания (в случае трансформатора через его кольцо можно пропустить еще один провод, на который на долю секунды замыкать обычную батарейку). В итоге у нас получилась смешанная система: один выход трансформатора был подключен к входу микросхемы, а провод второго не был ни к чему подключен и служил антенной.

Короткие замыкания, пробитие транзисторов и прочие неприятности изначально предполагались очень даже возможными, так что дополнительно был изготовлен пульт управления с амперметром переменного тока на 10 А, автоматическим предохранителем на 10 А и парой «неонок»: одна показывает, есть ли напряжение на входе в пульт, а другая — идет ли ток к катушке. Такой пульт позволяет удобно включать и выключать катушку, отслеживать основные параметры, а также дает возможность многократно снизить частоту походов к щитку для включения «выбитых» автоматов.

Последняя опциональная деталь трансформатора — дополнительная емкость в виде проводящего шара или тора на высоковольтном выходе вторичной обмотки. Во многих статьях можно прочесть, что она способна существенно удлинить разряд (кстати, это широкое поле для экспериментов). Мы сделали такую емкость на 7 пФ, собрав вместе две стальные чашки-полусферы (из магазина IKEA).

Сборка

Когда все компоненты изготовлены, конечная сборка трансформатора не составляет никакой проблемы. Единственная тонкость — заземление нижнего конца вторичной обмотки. Увы, не во всех отечественных домах есть розетки с отдельными контактами земли. А там, где есть, эти контакты не всегда реально подключены (проверить это можно с помощью мультиметра: между контактом и проводом фазы должно быть около 220 В, а между ним и нулевым проводом — почти нуль).

Если у вас такие розетки есть (у нас в редакции нашлись), то заземлять нужно именно с их помощью, используя для подключения катушки соответствующую вилку. Часто советуют заземлять на батарею центрального отопления, но это категорически не рекомендуется, поскольку в некоторых случаях может привести к тому, что батареи в доме будут бить током ни о чем не подозревающих соседей.

Но вот наступает ответственный момент включения… И сразу же появляется первая жертва молнии — транзистор схемы питания. После замены выясняется, что схема в принципе вполне работоспособна, хотя и на небольших мощностях (200−500 Вт). При выходе на проектную мощность (порядка 1−2 кВт) транзисторы взрываются с эффектной вспышкой. И хотя эти взрывы не представляют опасности, режим «секунда работы — 15 минут замены транзистора» не является удовлетворительным. Тем не менее с помощью этого трансформатора вполне можно почувствовать себя в роли Зевса-громовержца.

Благородные цели

Хотя в наше время трансформатор Теслы, по крайней мере в его исходном виде, чаще всего находит применение в разнообразных шоу, сам Никола Тесла создавал его для куда более важных целей. Трансформатор является мощным источником радиоволн с частотой от сотни килогерц до нескольких мегагерц. На основе мощных трансформаторов Теслы планировалось создание системы радиовещания, беспроводного телеграфа и беспроводной телефонии.

Но наиболее грандиозный проект Теслы, связанный с использованием его трансформатора, — создание глобальной системы беспроводного энергоснабжения. Как он считал, достаточно мощный трансформатор или система трансформаторов сможет в глобальном масштабе менять заряд Земли и верхних слоев атмосферы.

В такой ситуации установленный в любой точке планеты трансформатор, имеющий такую же резонансную частоту, как и передающий, будет источником тока, и линии электропередач станут не нужны.

Именно стремление создать систему беспроводной передачи энергии погубило знаменитый проект Wardenclyff. Инвесторы были заинтересованы в появлении только окупаемой системы связи. А передатчик энергии, которую мог бы неконтролируемо принимать любой желающий по всему миру, напротив, грозил убытками электрическим компаниям и производителям проводов. А один из основных инвесторов был акционером Ниагарской ГЭС и заводов по производству меди…