Teslina zavojnica koju je 1891. razvio Nikola Tesla, stvorena je za izvođenje pokusa u stvaranju visokonaponskih električnih pražnjenja. Sastoji se od izvora napajanja, kondenzatora i zavojnog transformatora postavljenih tako da se vrhovi napona izmjenjuju između njih, i elektroda postavljenih tako da iskre skaču između njih kroz zrak. Koristeći se u aplikacijama od akceleratora čestica do televizora i igračaka, Teslina zavojnica može se napraviti od opreme za pohranu elektronike ili od viška materijala. Ovaj članak opisuje kako se izrađuje Teslina zavojnica s iskrom, koja se razlikuje od Tesline zavojnice u čvrstom stanju i ne može reproducirati glazbu.
Koraci
1. dio od 2: Planiranje Teslinog svitka
Korak 1. Razmislite o veličini, položaju i zahtjevima snage Tesla zavojnice prije nego što je izgradite
Možete izgraditi najveću Teslinu zavojnicu koliko vam proračun dopušta; međutim, iskrice poput munje Tesline zavojnice stvaraju toplinu i šire zrak oko njih (u biti, stvarajući grmljavinu). Njihova električna polja također mogu izazvati pustoš s elektroničkim uređajima, pa ćete vjerojatno htjeti izgraditi i pokrenuti svoju Teslinu zavojnicu na nepristupačnom mjestu, poput garaže ili druge radionice. Također ćete htjeti razmisliti ima li smisla graditi Teslin zavojnicu iz kompleta ili prikupljati materijale ispočetka. Obje imaju prednosti i nedostatke u područjima troškova, vremena izgradnje, sredstava za pomoć i pouzdanosti.
Da biste shvatili koliko veliku svjećicu možete smjestiti ili koliko vam je snage potrebno za rad, podijelite duljinu svjećice u inčima sa 1,7 i kvadrat je da odredite ulaznu snagu u vatima. (Nasuprot tome, da biste pronašli duljinu iskrišta, pomnožite kvadratni korijen snage u vatima s 1,7.) Teslinoj zavojnici koja stvara iskrišnicu od 150 cm (1,5 metara) potrebno je 1,264 vata. (Teslina zavojnica koja koristi izvor napajanja od 1 kilovata generirala bi iskru od gotovo 54 inča ili 1,37 metara.)
Korak 2. Naučite terminologiju
Za projektiranje i izgradnju Teslinog svitka potrebno je razumijevanje određenih znanstvenih izraza i mjernih jedinica. Morat ćete razumjeti njihovu svrhu i funkciju kako biste pravilno izradili Teslinu zavojnicu. Evo nekih pojmova koje morate znati:
- Kapacitet je sposobnost držanja električnog naboja ili količine električnog naboja pohranjenog za određeni napon. (Uređaj dizajniran za držanje električnog naboja naziva se kondenzator.) Mjerna jedinica za kapacitet je farad (skraćeno "F"). Farad je definiran kao 1 amper-sekunda (ili kulon) po voltu. Obično se kapacitet mjeri u manjim jedinicama, kao što je mikrofarad (skraćeno "uF"), milijunti dio farada ili pikofarad (skraćeno pF i ponekad se čita kao "puff"), trilioniti dio farada.
- Induktivnost ili samoinduktivnost je koliki napon električni krug nosi po količini struje u krugu. (Visokonaponski dalekovodi, koji nose visoki napon, ali slabu struju, imaju visoku induktivnost.) Jedinica mjere za induktivitet je henry (skraćeno "H"). Henri je definiran kao 1 volt-sekunda po amperu struje. Obično se induktivitet mjeri u manjim jedinicama, kao što je milhenhenry (skraćeno "mH"), tisućinka henrija ili microhenry (skraćeno "uH"), milijunti dio henrija.
- Rezonantna frekvencija ili rezonantna frekvencija je frekvencija na kojoj je otpor prema prijenosu energije minimalan. (Za Teslin zavojnicu ovo je optimalna radna točka za prijenos električne energije između primarne i sekundarne zavojnice.) Jedinica mjere za rezonantnu frekvenciju je herc (skraćeno "Hz"), definiran kao 1 ciklus u sekundi. Češće se rezonantna frekvencija mjeri u kilohercima (skraćeno "kHz"), pri čemu je kiloherc jednak 1000 herca.
Korak 3. Prikupite potrebne dijelove
Trebat će vam transformator za napajanje, primarni kondenzator velikog kapaciteta, sklop svjećice, primarni indukcijski svitak niske induktivnosti, sekundarni induktivni svitak velike induktivnosti, sekundarni kondenzator niskog kapaciteta i nešto za potiskivanje ili prigušenje, visokofrekventni impulsi šuma nastali tijekom rada Tesla zavojnice. Više informacija o dijelovima potražite u sljedećem odjeljku "Izrada Teslinog svitka".
Vaš izvor napajanja/transformator napaja kroz prigušnice primarni krug ili krug spremnika koji povezuje primarni kondenzator, zavojnicu primarnog induktora i sklop svjećica. Zavojnica primarnog induktora postavljena je uz indukcijski svitak sekundarnog kruga, ali nije spojena na njega, koji je spojen na sekundarni kondenzator. Kad sekundarni kondenzator izgradi dovoljan električni naboj, iz njega se ispuštaju nizovi struje (munje)
2. dio 2: Izrada Teslinog svitka
Korak 1. Odaberite svoj transformator napajanja
Vaš transformator napajanja određuje koliko možete napraviti Teslinu zavojnicu. Većina Tesla zavojnica radi s transformatorom koji daje napon između 5 000 do 15 000 volti pri struji između 30 i 100 miliampera. Transformator možete nabaviti u trgovini viškova na fakultetu ili s Interneta ili kanibalizirati transformator iz neonskog natpisa.
Korak 2. Napravite primarni kondenzator
Najbolji način za stvaranje ovog kondenzatora je povezivanje niza malih kondenzatora tako da svaki kondenzator obrađuje jednak udio ukupnog napona primarnog kruga. (To zahtijeva da svaki pojedinačni kondenzator ima isti kapacitet kao i ostali kondenzatori u seriji.) Ova vrsta kondenzatora naziva se multi-mini-kondenzator ili MMC.
- Mali kondenzatori i njihovi pripadajući otpornici za odzračivanje mogu se nabaviti u trgovinama elektroničke opreme ili se mogu pronaći keramički kondenzatori na starim televizorima. Kondenzatore možete napraviti i od listova polietilena i aluminijske folije.
- Kako bi se povećala izlazna snaga, primarni kondenzator trebao bi moći postići svoj puni kapacitet svakih pola ciklusa frekvencije napajanja koja mu se daje. (Za napajanje od 60 Hz to znači 120 puta svake sekunde.)
Korak 3. Dizajnirajte sklop svjećice
Ako planirate jednu svjećicu, trebat će vam metalni vijci debljine najmanje četvrt milimetra (6 milimetara) koji će poslužiti kao razmak iskri kako bi izdržali toplinu nastalu ispuštanjem električne energije između iskri. Također možete serijski ožičiti više svjećica, koristiti okretnu svjećicu ili puhati komprimirani zrak između iskri kako biste umjerili temperaturu. (Za usisavanje zraka može se upotrijebiti stari usisavač.)
Korak 4. Izgradite primarni indukcijski svitak
Zavojnica će biti izrađena od žice, ali trebat će vam nešto da omotate žicu u obliku spirale. Žica bi trebala biti emajlirana bakrena žica, koju možete nabaviti u trgovini električnom energijom ili kanibalizacijom izlaznog kabela iz odbačenog uređaja. Predmet oko kojeg omotate žicu može biti cilindričan, poput kartonske ili plastične cijevi, ili konusan, poput starog sjenila.
Duljina kabela određuje induktivitet primarne zavojnice. Primarna zavojnica trebala bi imati nizak induktivitet, pa ćete za izradu koristiti relativno malo zavoja. Za primarnu zavojnicu možete koristiti neprekinute dijelove žice, tako da možete po potrebi spojiti dijelove kako biste prilagodili induktivnost u hodu
Korak 5. Spojite primarni kondenzator, sklop svjećice i primarnu zavojnicu induktora zajedno
Time je primarni krug dovršen.
Korak 6. Izradite sekundarnu zavojnicu induktora
Kao i kod primarne zavojnice, žicu omotate oko cilindričnog oblika. Sekundarna zavojnica mora imati istu rezonantnu frekvenciju kao primarna zavojnica da bi Tesla zavojnica djelovala učinkovito. Međutim, sekundarna zavojnica mora biti viša/dulja od primarne zavojnice jer mora imati veći induktivitet od primarne zavojnice, a također i spriječiti bilo kakvo električno pražnjenje iz sekundarnog kruga da udari i isprži primarni krug.
Ako vam nedostaje materijala da sekundarni svitak postane dovoljno visok, možete to nadoknaditi izgradnjom udarne tračnice (u osnovi gromobrana) za zaštitu primarnog kruga, ali to će značiti da će većina pražnjenja Tesline zavojnice udariti u udarnu tračnicu i ne plesati u zraku
Korak 7. Napravite sekundarni kondenzator
Sekundarni kondenzator ili priključak za pražnjenje mogu biti bilo kojeg okruglog oblika, a 2 najpopularnija su torus (oblik prstena ili krafne) i kugla.
Korak 8. Priključite sekundarni kondenzator na zavojnicu sekundarnog induktora
Time se sekundarni krug dovršava.
Vaš sekundarni krug trebao bi biti uzemljen odvojeno od uzemljenja za krugove vašeg kućanstva koji napajaju transformator kako bi se spriječilo da struja električne struje putuje od Teslinog svitka do tla za krugove vašeg kućanstva i eventualno prži sve što je uključeno u te utičnice. Zabijanje metalnog šiljaka u tlo dobar je način za to
Korak 9. Izgradite pulsne prigušnice
Prigušnice su jednostavni, mali prigušnici koji sprječavaju da impulsi koje stvara sklop svjećica oštete transformator napajanja. Možete ga napraviti tako da omotate tanku bakrenu žicu oko uske cijevi, poput kemijske olovke za jednokratnu upotrebu.
Korak 10. Sastavite komponente
Primarni i sekundarni krug postavite jedan do drugog, a preko prigušnica spojite transformator napajanja na primarni krug. Nakon što priključite transformator, vaša Teslina zavojnica je spremna za rad.
Ako je primarna zavojnica dovoljno velikog promjera, sekundarna zavojnica može se postaviti unutar nje
Savjeti
- Da biste kontrolirali smjer nizova koji izbijaju iz sekundarnog kondenzatora, postavite metalne predmete blizu kondenzatora, ali ih ne dodirujte. Streamer će lučno lučiti od kondenzatora do objekta. Ako objekt uključuje svjetlo, poput žarulje sa žarnom niti ili fluorescentne cijevi, električna energija koja dolazi iz Teslinog svitka će ga upaliti.
- Projektiranje i izgradnja učinkovite Tesline zavojnice zahtijeva rad s prilično složenim matematičkim jednadžbama. Na sreću, lako možete pronaći odgovarajuće jednadžbe i internetske kalkulatore za matematiku.
Upozorenja
- Čvrsti transformatori s neonskim predznakom, poput onih nedavno proizvedenih, obično uključuju prekidač uzemljenja; stoga neće moći upravljati zavojnicom.
- Izrada Teslinog svitka nije lak zadatak ako već nemate određeno inženjersko i elektroničko znanje.
- Kondenzator koji se koristi za Tesline zavojnice i druge visokonaponske i ionske generatore ili uređaje poput Liftera može akumulirati i zadržati ogromne količine električne energije i isprazniti svu energiju u trenu. Budite izuzetno oprezni i ne dopustite djeci ili bilo kome tko nema odgovarajuću sigurnosnu obuku da ga dodiruje ili radi s njim.
