1891. aastal Nikola Tesla poolt välja töötatud Tesla mähis loodi katsete tegemiseks kõrgepingelahenduste loomisel. See koosneb toiteallikast, kondensaatorist ja mähisetrafost, mis on pingepiikide vahel vaheldumisi, ja elektroodid seatud nii, et sädemed hüppavad nende vahel läbi õhu. Kasutatuna rakendustes alates osakeste kiirenditest kuni televiisorite ja mänguasjadeni, saab Tesla mähist valmistada elektroonikapoe seadmetest või üleliigsetest materjalidest. Selles artiklis kirjeldatakse, kuidas luua Tesla mähis, mis erineb tahkis-Tesla mähist ja ei saa muusikat esitada.
Sammud
Osa 1: Tesla mähise kavandamine
Samm 1. Enne Tesla mähise ehitamist kaaluge selle suurust, paigutust ja võimsusnõudeid
Saate ehitada nii suure Tesla mähise, kui teie eelarve seda võimaldab; aga välgunoolsed sädemed Tesla mähised tekitavad soojust ja laiendavad nende ümber õhku (sisuliselt äikest tekitades). Nende elektriväljad võivad laastada ka elektroonikaseadmetega, nii et tõenäoliselt soovite oma Tesla mähise ehitada ja käitada väljaspool asuvat kohta, näiteks garaažis või muus töökojas. Samuti peaksite kaaluma, kas on mõttekam ehitada Tesla mähis komplektist või koguda materjale nullist. Mõlemal on eelised ja puudused kulude, ehitamise aja, abivahendite ja usaldusväärsuse valdkonnas.
Et arvutada, kui suur sädevahe mahub või kui palju energiat selle tööks vaja on, jagage sädevahe pikkus tollides 1,7 -ga ja ruuduge, et määrata sisendvõimsus vattides. (Ja vastupidi, sädemevahe pikkuse leidmiseks korrutage võimsuse ruutjuur vattides 1,7 -ga.) Tesla mähis, mis tekitab 1,5 -meetrise (60 tolli) (150 tolli) sädevahe, vajaks 1,246 vatti. (1-kilovatise toiteallikaga Tesla mähis tekitaks peaaegu 54 tolli ehk 1,37 meetri sädevahe.)
Samm 2. Õppige terminoloogiat
Tesla mähise projekteerimine ja ehitamine nõuab teatud teaduslike terminite ja mõõtühikute mõistmist. Tesla mähise nõuetekohaseks valmistamiseks peate mõistma nende eesmärki ja funktsiooni. Siin on mõned mõisted, mida peate teadma.
- Mahtuvus on võime hoida elektrilaengut või teatud pinge jaoks salvestatud elektrilaengu kogust. (Seadet, mis on ette nähtud elektrilaengu hoidmiseks, nimetatakse kondensaatoriks.) Mahtuvuse mõõtühik on farad (lühend "F"). Farad on määratletud kui 1 ampsekund (või kulon) volti kohta. Tavaliselt mõõdetakse mahtuvust väiksemates ühikutes, näiteks mikrofarad (lühend "uF"), miljon osa faradist või pikofarad (lühendatult pF ja mõnikord loetakse "puff"), triljonik farad.
- Induktiivsus või eneseinduktiivsus on see, kui palju pinget elektriahel kannab vooluahela vooluhulga kohta. (Kõrgepinge elektriliinidel, mis kannavad kõrgepinget, kuid madalat voolu, on suur induktiivsus.) Induktiivsuse mõõtühik on henry (lühend "H"). Henry on määratletud kui 1 volt sekund sekundi kohta voolu kohta. Tavaliselt mõõdetakse induktiivsust väiksemates ühikutes, näiteks millihenry (lühend "mH"), tuhandik henri või mikrohenry (lühend "uH"), miljonik henri.
- Resonantssagedus ehk resonantssagedus on sagedus, millel energia ülekandetakistus on minimaalne. (Tesla mähise puhul on see optimaalne tööpunkt elektrienergia ülekandmiseks primaar- ja sekundaarmähise vahel.) Resonantssageduse mõõtühik on herts (lühend "Hz"), mis on määratletud kui 1 tsükkel sekundis. Sagedamini mõõdetakse resonantssagedust kilohertsides (lühend "kHz"), kusjuures kiloherts on võrdne 1000 hertsiga.
Samm 3. Koguge vajalikud osad kokku
Teil on vaja toitetrafot, suure mahtuvusega primaarkondensaatorit, sädemepilti, väikese induktiivsusega esmast induktiivpooli, suure induktiivsusega sekundaarset induktiivpooli, väikese mahtuvusega sekundaarset kondensaatorit ja midagi summutavat või lämmatavat., Tesla mähise töötamisel tekkivad kõrgsageduslikud müraimpulsid. Osade kohta lisateabe saamiseks vaadake järgmist jaotist "Tesla mähise valmistamine".
Teie toiteallikas/trafo toidab drosselite kaudu voolu primaar- või paagiahelasse, mis ühendab primaarkondensaatori, esmase induktiivpooli ja sädemepilti. Esmane induktiivpool on paigutatud sekundaarringi induktiivpooliga, mis on ühendatud sekundaarse kondensaatoriga, kuid mitte sellega ühendatud. Kui sekundaarkondensaator on kogunud piisava elektrilaengu, väljuvad sellest elektrivoolud (välk)
Osa 2: Tesla mähise valmistamine
Samm 1. Valige oma toiteallika trafo
Teie toiteallika trafo määrab, kui suureks saate oma Tesla mähise teha. Enamik Tesla mähiseid töötab trafoga, mis väljastab pinge vahemikus 5 000 kuni 15 000 volti voolul 30 kuni 100 milliamperi. Trafo saate hankida kolledži ülejääkide kauplusest või Internetist või trafot kannibaliseerida neoonmärgist.
Samm 2. Valmistage esmane kondensaator
Parim viis selle kondensaatori loomiseks on juhtida mitu väikest kondensaatorit järjestikku, nii et iga kondensaator käsitleb võrdset osa primaarahela kogupingest. (See eeldab, et igal üksikul kondensaatoril on sama mahtuvus kui teistel seeria kondensaatoritel.) Sellist kondensaatorit nimetatakse mitme minikondensaatoriks või MMC-ks.
- Väikesi kondensaatoreid ja nendega seotud tühjendustakistusi saab hankida elektroonikatarvete kauplustest või otsida vanade televiisorite keraamilisi kondensaatoreid. Kondensaatoreid saate valmistada ka polüetüleenist ja alumiiniumfooliumist.
- Väljundvõimsuse maksimeerimiseks peaks primaarkondensaator suutma saavutada oma täisvõimsuse igal pooltsükli jooksul sellele tarnitava võimsuse sagedusel. (60 Hz toiteallika puhul tähendab see 120 korda sekundis.)
Samm 3. Kujundage sädevahe sõlme
Kui plaanite ühte sädevahet, vajate vähemalt 6 mm paksuseid metallpoldid, mis on sädemepilu, et taluda kuumust, mis tekib sädemete vahelise elektri väljalaskmisel. Temperatuuri vähendamiseks võite ka järjestikku ühendada mitu sädevahet, kasutada pöörlevat sädevahet või puhuda sädemete vahele suruõhku. (Õhu puhumiseks saab kasutada vana tolmuimejat.)
Samm 4. Ehitage esmane induktiivpool
Spiraal ise on valmistatud traadist, kuid teil on vaja midagi, et traat spiraalselt ümber keerata. Juhtmeks peaks olema emailitud vasktraat, mille saate elektrivarustuse poest või äravisatud seadme väljalaskejuhtme abil. Objekt, mille ümber traadi mähkida, võib olla kas silindriline, näiteks papp- või plasttoru, või kooniline, näiteks vana lambivari.
Juhtme pikkus määrab primaarmähise induktiivsuse. Primaarmähisel peaks olema madal induktiivsus, nii et kasutate selle valmistamisel suhteliselt vähe pöördeid. Primaarmähise jaoks saate kasutada katkematuid traadilõike, nii et saate induktiivsuse reguleerimiseks vajadusel sektsioone kokku haakida
Samm 5. Ühendage esmane kondensaator, sädevahe ja esmane induktiivpool
See lõpetab primaarringi.
Samm 6. Ehitage sekundaarne induktiivpool
Nagu esmase mähise puhul, mässite traadi ümber silindrikuju. Sekundaarmähisel peab olema sama resonantssagedus kui primaarmähisel, et Tesla mähis saaks tõhusalt töötada. Sekundaarmähis peab aga olema primaarmähisest kõrgem/pikem, kuna sellel peab olema suurem induktiivsus kui esmasel mähisel, samuti vältima sekundaarringi elektrilahendust primaarringi löömiseks ja praadimiseks.
Kui teil puuduvad sekundaarmähise piisavalt kõrgeks muutmiseks vajalikud materjalid, saate seda kompenseerida, ehitades primaarringi kaitsmiseks löögirööpa (sisuliselt välguvarda), kuid see tähendab, et enamik Tesla mähise heitmeid tabab löögirööpa ja mitte tantsida õhus
Samm 7. Valmistage sekundaarne kondensaator
Sekundaarne kondensaator või tühjendusklemm võib olla mis tahes ümmargune kuju, millest 2 kõige populaarsemat on torus (rõnga või sõõrikukujuline) ja kera.
Samm 8. Kinnitage sekundaarne kondensaator sekundaarse induktiivpoolile
See lõpetab sekundaarringi.
Teie teisese vooluahela tuleks maandada trafo toiteallikaks olevate majapidamisahelate maandusest eraldi, et takistada elektrivoolu voolamist Tesla mähiselt maapinnale teie majapidamises kasutatavate vooluahelate jaoks ja võimalusel praadida kõike, mis on nende pistikupesadega ühendatud. Metallist naelu maasse ajamine on selleks hea viis
Etapp 9. Ehitage pulsiklapid
Drosselid on lihtsad väikesed induktiivpoolid, mis hoiavad sädemepilu koostist tekkinud impulsid toite trafo purunemisest. Selle saate teha, keerates õhukese vasktraadi ümber kitsa toru, näiteks ühekordselt kasutatava pastapliiatsi.
Samm 10. Pange komponendid kokku
Asetage primaar- ja sekundaarahelad kõrvuti ning ühendage toitetrafo drosselite kaudu primaarringi. Pärast trafo ühendamist on teie Tesla mähis tööks valmis.
Kui primaarmähis on piisavalt suure läbimõõduga, saab sekundaarmähise selle sisse seadistada
Näpunäiteid
- Sekundaarsest kondensaatorist purskavate striimeri suuna juhtimiseks asetage metallesemed kondensaatori lähedale, kuid mitte seda puudutades. Striimer läheb kondensaatorist objekti. Kui objekt sisaldab valgust, näiteks hõõglampi või luminofoorlampi, paneb Tesla mähisest tulev elekter põlema.
- Tõhusa Tesla mähise projekteerimine ja ehitamine nõuab töötamist üsna keerukate matemaatiliste võrranditega. Õnneks leiate hõlpsalt sobivaid võrrandeid ja veebipõhiseid kalkulaatoreid.
Hoiatused
- Tahked neoonmärgiga trafod, nagu hiljuti toodetud, sisaldavad tavaliselt maandusjuhtme katkestit; seetõttu ei saa nad mähist juhtida.
- Tesla mähise valmistamine pole lihtne ülesanne, kui teil pole juba inseneriteadmisi ja elektroonikat.
- Kondensaator, mida kasutatakse Tesla mähiste ja muude kõrgepinge- ja ioongeneraatorite või selliste seadmete jaoks nagu Lifter, võib akumuleerida ja säilitada tohutu hulga elektrienergiat ning tühjendada kogu energia hetkega. Olge äärmiselt ettevaatlik ja ärge laske lastel ega kellelgi, kellel pole nõuetekohast ohutusalast koolitust, seda puudutada ega sellega töötada.
