Tesla-spolen ble utviklet i 1891 av Nikola Tesla, og ble opprettet for å utføre eksperimenter med å lage høyspent elektriske utladninger. Den består av en strømforsyning, en kondensator og spoletransformatorsett slik at spenningstoppene veksler mellom de to, og elektrodene settes slik at gnister hopper mellom dem gjennom luften. Brukes i applikasjoner fra partikkelakseleratorer til fjernsyn og leker, en Tesla -spole kan lages av elektronikkbutikkutstyr eller av overflødige materialer. Denne artikkelen beskriver hvordan du bygger en gnistgap-Tesla-spole, som er forskjellig fra en solid-Tesla-spole og ikke kan spille musikk.
Trinn
Del 1 av 2: Planlegging av en Tesla -spole
Trinn 1. Vurder størrelsen, plasseringen og strømkravene til Tesla -spolen før du bygger den
Du kan bygge en så stor Tesla -spole som budsjettet tillater; Imidlertid genererer de lyn-lignende gnistene Tesla-spoler varme og utvider luften rundt dem (i hovedsak skaper torden). Deres elektriske felt kan også ødelegge elektroniske enheter, så du vil sannsynligvis bygge og kjøre Tesla-spolen din på et unødvendig sted, for eksempel en garasje eller et annet verksted. Du vil også vurdere om det er mer fornuftig å bygge en Tesla -spole fra et sett, eller samle materialer fra bunnen av. Begge har fordeler og ulemper på områdene kostnad, byggetid, ressurser for hjelp og pålitelighet.
For å finne ut hvor stort gnistgap du kan romme, eller hvor mye kraft du trenger for å få det til å fungere, deler du lengden på gnistgapet i tommer med 1,7 og kvadrerer det for å bestemme inngangseffekten i watt. (Omvendt, for å finne gnistgaplengden, multipliserer kvadratroten til effekten i watt med 1,7.) En Tesla -spole som skaper et gnistgap på 150 cm (1,5 meter) vil kreve 1, 246 watt. (En Tesla-spole som bruker en strømkilde på 1 kilowatt vil generere et gnistgap på nesten 54 tommer eller 1,37 meter.)
Trinn 2. Lær terminologien
Å designe og bygge en Tesla -spole krever forståelse av visse vitenskapelige termer og måleenheter. Du må forstå hensikten og funksjonen for å lage en Tesla -spole. Her er noen av begrepene du trenger å vite:
- Kapasitans er evnen til å holde en elektrisk ladning eller mengden elektrisk ladning lagret for en gitt spenning. (En enhet designet for å holde en elektrisk ladning kalles en kondensator.) Måleenheten for kapasitans er faraden (forkortet "F"). En farad er definert som 1 ampere-sekund (eller coulomb) per volt. Vanligvis måles kapasitans i mindre enheter, for eksempel mikrofaraden (forkortet "uF"), en milliondel av en farad, eller picofarad (forkortet pF og noen ganger lest som "puff"), en billion av en farad.
- Induktans, eller selvinduktans, er hvor mye spenning en elektrisk krets bærer per strømmengde i kretsen. (Høyspenningsledninger, som bærer høy spenning, men lav strøm, har høy induktans.) Måleenheten for induktans er henry (forkortet "H"). En henry er definert som 1 volt sekund per ampere strøm. Vanligvis måles induktans i mindre enheter, for eksempel millihenry (forkortet "mH"), en tusendel av en henry eller microhenry (forkortet "uH"), en milliondel av en henry.
- Resonantfrekvens, eller resonansfrekvens, er frekvensen som motstanden mot overføring av energi er på et minimum. (For en Tesla -spole er dette et optimalt driftspunkt for overføring av elektrisk energi mellom primær- og sekundærspolen.) Måleenheten for resonansfrekvensen er hertz (forkortet "Hz"), definert som 1 syklus per sekund. Mer vanlig blir resonansfrekvensen målt i kilohertz (forkortet "kHz"), med en kilohertz som er lik 1000 hertz.
Trinn 3. Samle delene du trenger
Du trenger en strømforsyningstransformator, en primær kondensator med høy kapasitans, en gnistgap, en lav induktans primær induktorspole, en sekundær induktorspole med høy induktans, en sekundær kondensator med lav kapasitans og noe å undertrykke eller kvele, høyfrekvente støypulser som oppstår når Tesla-spolen fungerer. For mer informasjon om delene, se neste avsnitt, "Lage en Tesla -spole."
Din strømkilde/transformator mater strøm gjennom chokes til primær- eller tankkretsen, som kobler primærkondensatoren, primærinduktorspolen og gnistgapsenheten. Den primære induktorspolen er plassert ved siden av, men ikke koblet til, induktorspolen til den sekundære kretsen, som er koblet til den sekundære kondensatoren. Når den sekundære kondensatoren har bygd opp tilstrekkelig elektrisk ladning, strømmer strømmer (lyn) ut av den
Del 2 av 2: Lag en Tesla -spole
Trinn 1. Velg strømforsyningstransformatoren
Strømforsyningstransformatoren din bestemmer hvor stor du kan lage din Tesla -spole. De fleste Tesla -spoler fungerer med en transformator som setter ut en spenning mellom 5 000 til 15 000 volt ved en strøm mellom 30 og 100 milliamper. Du kan få en transformator fra en overskuddsbutikk eller fra Internett, eller kannibalisere transformatoren fra et neonskilt.
Trinn 2. Lag den primære kondensatoren
Den beste måten å lage denne kondensatoren på er å koble et antall små kondensatorer i serie slik at hver kondensator håndterer en like stor andel av den totale spenningen til primærkretsen. (Dette krever at hver enkelt kondensator har samme kapasitans som de andre kondensatorene i serien.) Denne typen kondensatorer kalles en multi-mini-kondensator eller MMC.
- Små kondensatorer og tilhørende blødningsmotstander kan fås fra elektronikkbutikker, eller du kan lete etter keramiske kondensatorer fra gamle fjernsynsapparater. Du kan også lage kondensatorene av ark av polyetylen og aluminiumsfolie.
- For å maksimere effekten, bør hovedkondensatoren kunne nå sin fulle kapasitans hver halvsyklus av frekvensen av strømmen som tilføres den. (For en 60 Hz strømforsyning betyr dette 120 ganger hvert sekund.)
Trinn 3. Utform gnistgapet
Hvis du planlegger et enkelt gnistgap, trenger du metallbolter som er minst 6 millimeter tykke for å fungere som gnistgapet for å motstå varmen som genereres ved utslipp av elektrisitet mellom gnistene. Du kan også koble flere gnistgap i serie, bruke et roterende gnistgap eller blåse komprimert luft mellom gnistene for å dempe temperaturen. (En gammel støvsuger kan brukes til å blåse luften.)
Trinn 4. Bygg den primære induktorspolen
Selve spolen vil være laget av wire, men du trenger noe for å vikle ledningen rundt i en spiralform. Ledningen skal være emaljert kobbertråd, som du kan få tak i fra en strømforsyningsbutikk eller ved å kannibalisere stikkontakten fra et kastet apparat. Objektet du vikler ledningen rundt kan enten være sylindrisk, for eksempel et papp- eller plastrør, eller konisk, for eksempel en gammel lampeskjerm.
Lengden på ledningen bestemmer induktansen til primærspolen. Primærspolen skal ha lav induktans, så du bruker relativt få svinger på å lage den. Du kan bruke ikke-kontinuerlige ledningsseksjoner for primærspolen, slik at du kan koble seksjoner sammen etter behov for å justere induktansen i flua
Trinn 5. Koble primærkondensatoren, gnistgapet og den primære induktorspolen sammen
Dette fullfører hovedkretsen.
Trinn 6. Bygg den sekundære induktorspolen
Som med hovedspolen vikler du ledning rundt en sylindrisk form. Sekundærspolen må ha samme resonansfrekvens som primærspolen for at Tesla -spolen skal fungere effektivt. Sekundærspolen må imidlertid være høyere/lengre enn primærspolen fordi den må ha en større induktans enn primærspolen, og også for å forhindre elektrisk utladning fra sekundærkretsen for å slå og steke primærkretsen.
Hvis du mangler materialer for å gjøre sekundærspolen høy nok, kan du kompensere ved å bygge en strekkskinne (i hovedsak et lynstang) for å beskytte den primære kretsen, men dette vil bety at de fleste av Tesla -spolens utslipp vil treffe streikskinnen og ikke danse i luften
Trinn 7. Lag den sekundære kondensatoren
Den sekundære kondensatoren, eller utladningsterminalen, kan ha hvilken som helst rund form, hvor de to mest populære er torus (ring- eller doughnutform) og sfæren.
Trinn 8. Fest den sekundære kondensatoren til den sekundære induktorspolen
Dette fullfører den sekundære kretsen.
Din sekundære krets bør jordes separat fra jordingen for husholdningskretsene som leverer strøm til transformatoren for å forhindre at en strøm av elektrisk strøm beveger seg fra Tesla -spolen til bakken for husholdningskretsene og muligens steker alt som er koblet til disse uttakene. Å kjøre en metallspyd i bakken er en god måte å gjøre dette på
Trinn 9. Bygg pulskoker
Chokes er enkle, små induktorer som holder impulsene som skapes av gnistgapet fra å ødelegge strømforsyningstransformatoren. Du kan lage en ved å vikle tynn kobbertråd rundt et smalt rør, for eksempel en kulepenn til engangsbruk.
Trinn 10. Monter komponentene
Plasser de primære og sekundære kretsene ved siden av hverandre, og koble strømforsyningstransformatoren til hovedkretsen gjennom choker. Når du har koblet transformatoren til, er Tesla -spolen klar til å kjøre.
Hvis primærspolen har tilstrekkelig stor diameter, kan sekundærspolen settes inne i den
Tips
- For å kontrollere retningen til streamerne som bryter ut fra den sekundære kondensatoren, plasser metallobjekter nær, men ikke berører, kondensatoren. Streameren vil bue fra kondensatoren til objektet. Hvis objektet inneholder et lys, for eksempel en glødelampe eller lysrør, vil elektrisiteten som kommer fra Tesla -spolen få det til å lyse.
- Å designe og bygge en effektiv Tesla -spole krever arbeid med ganske komplekse matematiske ligninger. Heldigvis kan du enkelt finne de relevante ligningene og online kalkulatorene for å gjøre regnestykket involvert.
Advarsler
- Solid Neon -signertransformatorer, som nylig produserte, har en tendens til å inkludere en jordfeilkretsbryter; Derfor vil de ikke kunne betjene spolen.
- Å lage en Tesla -spole er ikke en lett oppgave med mindre du allerede har noen ingeniør- og elektronikkunnskaper.
- En kondensator som brukes til Tesla -spoler og andre høyspennings- og iongeneratorer eller enheter som Lifter kan akkumulere og beholde enorme mengder elektrisk energi og tømme all energi på et øyeblikk. Vær ekstrem forsiktig og ikke la barn eller noen som ikke har riktig sikkerhetstrening ta på eller arbeide med det.
