特斯拉線圈(Tesla Coil)是一種使用共振原理運作的變壓器(共振變壓器),由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉在1891年發明,主要用來生産超高電壓但低電流、高頻率的交流電力。特斯拉線圈由兩組(有時用三組)耦合的共振電路組成。特斯拉線圈難以界定,尼古拉·特斯拉試行了大量的各種線圈的配置。特斯拉利用這些線圈進行創新實驗,如電氣照明,熒光光譜,X射線,高頻率的交流電流現象,電療和無線電能傳輸,發射、接收無線電電信号。
一、特斯拉線圈基本知識
首先,你要明白電壓和電流的關系,有電流一定有電壓,有電壓,不一定有電流。
電流單位一般用字母A表示,
電壓單位一般用字母V表示。
電流乘電壓等于功率。
家用交流電的功率無法計數,家用電器的所有功率疊加起來就有幾千瓦。家用交流電的功率遠遠大出了這個數字。
乘千上萬戶的家庭供電。
二、電路知識
電容,電容的定義是兩個極闆,中間夾着一層絕緣體這就叫電容,靠電場能儲存能量,
四、所需材料
漆包線,直徑0.2-0.3都可以,半斤左右,視次級線圈大小而定,電子市場可以買到價格20-30元;
PVC管,一根 50-75mm,長度30-50cm,一根直徑100mm,長10-20cm,總價10元 鋁質排風管,作為放電頂端,長度一米,直徑80mm左右,價格15元左右 以上兩種材料在五金店或者建材市場能夠買到
電磁爐電容,1200V 0.3UF,需要10-30個,約1.5元一個
高壓電源,可以用NE555、TL494等芯片驅動電視機高壓包,産生20000V以上的高壓,但是更好的方法是使用一台ZVS驅動器,這種驅動器功率大、發熱少、工作穩定可靠。下圖為ZVS電路圖,有條件的可以自己焊接一個,元件在電子市場都能夠買到,對于新手來說,購買一個成品要方便的多。
低壓直流電源,用來給ZVS供電,電腦電源是一個比較好的選擇,買一台舊的隻要不到20元,12V的鉛蓄電池也可以
打火器,兩塊大一些的金屬,螺栓、銅鼻子、鐵塊都可以 粗電線,5米左右,用來制作初級線圈
五、制作過程
繞制次級線圈,用漆包線在直徑50-75mmPVC管上繞1000-1500圈
制作放電頂端,如下圖用鋁質排風管制作,為了方便固定,可将兩隻不鏽鋼碗一上一下将鋁管夾緊,中間打孔用螺絲固定。也可以用鋁盆、不鏽鋼空心球、不鏽鋼碗、盤子、易拉罐以及其他具有較大表面積的金屬物體作為放電頂端,需要注意的是,放電頂端要與次級線圈上端的漆包線連接在一起。
将放電頂端和次級線圈上頭的漆包線用導線連接
制作初級線圈,将粗電線繞在10cm直徑的pVC管子上,為了方便調試,也可以将單 芯銅線扒皮後如下圖所示固定在管子上,注意要每一匝質檢都要留有空隙
制作初級電容陣,每10個電容串聯為一組,根據需要多組并聯,安全起見每個電容都要并聯一個1m的電阻
制作打火器,将兩個金屬物體固定在絕緣體上,間距3-5mm,為了散熱,可以多用幾組串聯
六、調節諧振
制作特斯拉線圈的關鍵就是要諧振,即初級LC頻率要和次級LC頻率相等,即L1C1=L2C2。對于不規則形狀的放電頂端可以根據表面積估算。需要注意的是,電感的單位H=1000mH=1000,000uH
電容的單位F=1000,000uF=1000,000,000,000pF 經過計算你會發現L1C1≠L2C2,這是你需要調節初級線圈的匝數,使之得到需要的電感值。初級線圈的匝數不宜過少,當調節匝數不能滿足諧振條件時,可以通過增減電容組粗調,再調節初級線圈,确定了大概的匝數後,把電路連接好,通電觀察放電效果,然後斷電,微調調節初級的匝數(比如5.7、8.2圈)直到電弧最長。
七、特斯拉線圈用途
特斯拉線圈不僅僅是被用在遊戲或藝術方面,更可貴的是它擁有重大意義的用途,比如利用特斯拉線圈可以實現電能的無線傳輸,且該方式傳輸效率高、對生态破壞性小,但是實際應用中還存在諸多困難和障礙,還無法将其應用到實際電力輸送中.閃電是一種大氣放電現象,閃電發生時釋放巨大的能量,其電壓高達數百萬伏,平均電流約2×105A.據估計,地球每秒鐘被閃電擊中的次數達到45次.一次閃電所産生的能量足以讓一輛普通轎車行駛大約290~1450km,相當于30~144L汽油産生的能量.而對閃電的利用卻是相當困難的,這是因為閃電發生時間短至幾十毫秒,很難被捕捉到.而特斯拉線圈則是捕捉閃電的可能性工具之一.
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