Kumparan sejarah tesla, cara kerjanya, untuk apa itu

Itu Tesla Coil Ini adalah asuransi yang berfungsi sebagai tegangan tinggi dan generator frekuensi tinggi. Itu ditemukan oleh fisikawan Nikola Tesla (1856 - 1943), yang mematenkannya pada tahun 1891.

Induksi magnetik membuat Tesla berpikir tentang kemungkinan mentransmisikan listrik tanpa intervensi pengemudi. Oleh karena itu, gagasan ilmuwan dan penemu adalah membuat peralatan yang berfungsi untuk mengubah listrik tanpa menggunakan kabel. Namun, penggunaan mesin ini sangat sedikit efisien, jadi akhirnya segera ditinggalkan untuk tujuan ini.

Gambar 1. Demonstrasi dengan kumparan Tesla. Sumber: Pixabay.

Meski begitu, kumparan Tesla masih dapat ditemukan dengan beberapa aplikasi spesifik, seperti menara tegangan tinggi atau eksperimen fisika.

[TOC]

Sejarah

Kumparan itu dibuat oleh Tesla tak lama setelah eksperimen Hertz terungkap. Tesla yang sama disebut "peralatan untuk mentransmisikan listrik". Tesla ingin membuktikan bahwa listrik dapat ditransmisikan tanpa benang.

Di laboratorium Colorado Springs -nya, Tesla memiliki kumparan 16 meter yang besar yang terhubung ke antena. Perangkat ini digunakan untuk melakukan percobaan transmisi energi.

Bereksperimen dengan gulungan tesla.

Pada satu kesempatan ada kecelakaan yang disebabkan oleh kumparan ini di mana dinamo terbakar dari pusat yang terletak 10 kilometer jauhnya. Mengikuti kesalahan, lengkungan listrik diproduksi di sekitar jendela Dinamos.

Tak satu pun dari Tesla yang mengecilkan hati, yang terus mencoba dengan banyak desain kumparan, yang hari ini dikenal dengan namanya.

bagaimana cara kerjanya?

Tesla Coil yang terkenal adalah salah satu dari banyak desain yang dibuat Nikola Tesla untuk mengirimkan listrik tanpa kabel. Versi asli berukuran besar dan menggunakan tegangan tinggi dan sumber arus tinggi.

Secara alami hari ini ada desain yang jauh lebih kecil, kompak dan buatan sendiri yang akan kami jelaskan dan jelaskan di bagian selanjutnya.

Gambar 2. Skema kumparan Tesla dasar. Sumber: Made sendiri.

Desain berdasarkan versi asli dari kumparan Tesla adalah yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya. Skema listrik dari gambar sebelumnya dapat dibagi menjadi tiga bagian.

Sumber (f)

Sumber ini terdiri dari generator saat ini yang bergantian dan transformator gain tinggi. Keluar sumber biasanya antara 100.000 V dan 30000 V.

Sirkuit Resonansi Pertama Lc 1

Ini terdiri dari saklar S yang dikenal sebagai "celah percikan" atau "ledakan", yang menutup sirkuit ketika percikan melompat di antara ujungnya. Sirkuit LC 1 juga memiliki kapasitor C1 dan kumparan L1 yang terhubung secara seri.

Sirkuit Resonansi Kedua Lc 2

Sirkuit LC 2 terdiri dari kumparan L2 yang memiliki rasio sekitar 100 hingga 1 putaran dibandingkan dengan koil L1 dan kapasitor C2. Kondensor C2 terhubung dengan koil L2 melalui bumi.

Kumparan L2 biasanya merupakan kawat yang bergulir. Kumparan L1, meskipun tidak ditampilkan dalam skema, digulung pada koil L2.

Kondensor C2, seperti semua kapasitor, terdiri dari dua pelat logam. Di kumparan Tesla, salah satu pelat C2 biasanya memiliki bentuk kubah bola atau toroidal dan terhubung secara seri dengan kumparan L2.

Pelat C2 lainnya adalah lingkungan yang dekat, misalnya alas logam yang selesai di bola dan tanah untuk menutup sirkuit dengan ujung L2 lainnya, juga digiling ke tanah.

Itu dapat melayani Anda: uji coba kompresi: bagaimana hal itu dilakukan, properti, contoh

Mekanisme aksi

Saat kumparan Tesla dioperasikan, sumber tegangan tinggi memuat kondensor C1. Ketika mencapai tegangan yang cukup tinggi, itu membuat lompatan percikan di suiche (celah percikan atau ledakan), menutup sirkuit resonansi i.

Kemudian kapasitor C1 diunduh melalui kumparan L1 yang menghasilkan medan magnet variabel. Medan magnet variabel ini juga melintasi koil L2 dan menginduksi gaya elektromotif pada koil L2.

Karena L2 memiliki sekitar 100 putaran lebih dari L1, tegangan listrik dalam L2 adalah 100 kali lebih besar dari pada L1. Dan seperti dalam L1 tegangan adalah urutan 10 ribu volt, maka di L2 akan menjadi 1 juta volt.

Energi magnetik yang terakumulasi dalam L2 ditransfer sebagai tenaga listrik ke kapasitor C2, yang ketika mencapai nilai tegangan maksimum dari urutan jutaan volt mengionisasi udara, menghasilkan percikan dan pelepasan secara tiba -tiba melalui bumi. Unduhan terjadi antara 100 dan 150 kali per detik.

Sirkuit LC1 disebut resonansi karena akumulasi energi dalam kondensor C1 lulus ke koil L1 dan sebaliknya; yaitu, osilasi itu terjadi.

Hal yang sama terjadi di sirkuit resonansi LC2, di mana energi magnetik kumparan L2 ditransfer sebagai tenaga listrik ke kapasitor C2 dan sebaliknya. Yaitu, di sirkuit ada arus perjalanan pulang pergi secara bergantian.

Frekuensi osilasi alami dalam sirkuit LC adalah

Resonansi dan induksi timbal balik

Ketika energi yang dipasok ke sirkuit LC terjadi pada frekuensi yang sama dengan frekuensi osilasi sirkuit alami, maka transfer energi optimal, menghasilkan amplifikasi maksimum dalam arus sirkuit. Fenomena yang umum untuk semua sistem berosilasi ini dikenal sebagai resonansi.

Sirkuit LC1 dan LC2 secara magnetis digabungkan secara magnetis, fenomena lain yang disebut induksi timbal balik.

Sehingga transfer energi dari sirkuit LC1 ke LC2 dan sebaliknya optimal, frekuensi osilasi alami dari kedua sirkuit harus bertepatan, dan mereka juga harus bertepatan dengan frekuensi sumber tegangan tinggi.

Ini dicapai dengan menyesuaikan nilai -nilai kapasitas dan induktansi di kedua sirkuit, frekuensi osilasi bertepatan dengan frekuensi sumber:

Saat ini terjadi, energi sumber secara efisien ditransfer ke sirkuit LC1 dan LC1 ke LC2. Dalam setiap siklus osilasi energi listrik dan magnetik yang terakumulasi di setiap sirkuit semakin meningkat.

Ketika tegangan listrik dalam C2 cukup tinggi, maka energi dilepaskan dalam bentuk sinar dengan menggunakan pelepasan C2 ke ground.

Penggunaan kumparan Tesla

Ide asli Tesla dalam eksperimennya dengan gulungan ini adalah selalu menemukan cara untuk mengirimkan listrik pada jarak besar tanpa kabel.

Namun, sedikit efisiensi dari metode ini karena kehilangan energi dispersi melalui lingkungan membuatnya perlu untuk mencari cara lain untuk mentransmisikan daya listrik daya. Hari ini kabel berlanjut.

Dapat melayani Anda: Hukum Lenz: Formula, Persamaan, Aplikasi, ContohLampu plasma, yang membantu mengembangkan eksperimen Tesla.

Namun, banyak ide Nikola Tesla masih ada dalam sistem kabel saat ini. Misalnya, lift tegangan di gardu listrik untuk ditransmisikan dengan cara.

Meskipun tidak memiliki penggunaan skala besar, kumparan Tesla terus berguna dalam industri listrik tegangan tinggi untuk menguji sistem isolasi, menara dan perangkat listrik lainnya yang harus bekerja dengan aman. Mereka juga digunakan dalam acara yang berbeda untuk menghasilkan sinar dan percikan, serta dalam beberapa percobaan fisika.

Dalam percobaan bertegangan tinggi dengan kumparan Tesla berkimensi tinggi, penting untuk mengambil langkah -langkah keamanan. Contohnya adalah penggunaan kandang Faraday untuk perlindungan pengamat dan jas logam untuk seniman yang berpartisipasi dalam pertunjukan dengan gulungan ini.

Cara membuat kumparan tesla buatan sendiri?

Komponen

Dalam versi miniatur kumparan Tesla ini, arus bergantian tegangan tinggi tidak akan digunakan. Sebaliknya, sumber energi akan menjadi baterai 9 V, seperti yang ditunjukkan dalam skema pada Gambar 3.

Gambar 3. Skema untuk membangun kumparan mini tesla. Sumber: Made sendiri.

Perbedaan lainnya dengan versi asli Tesla adalah penggunaan transistor. Dalam kasus kami akan menjadi 2222A, yang merupakan transistor NPN sinyal rendah tetapi respons cepat atau frekuensi tinggi.

Sirkuit ini juga memiliki sakelar S, kumparan primer L1 3 -laps dan kumparan L2 sekunder setidaknya 275 putaran, tetapi juga bisa antara 300 dan 400 lap.

Kumparan utama dapat dibangun dengan kabel umum dengan isolator plastik, tetapi sekolah menengah membutuhkan kabel tipis yang ditutupi dengan pernis isolasi, yang merupakan yang biasanya digunakan dalam embopinat. Gulung dapat dilakukan pada kardus atau tabung plastik yang berdiameter antara 3 dan 4 cm.

Penggunaan transistor

Harus diingat bahwa pada zaman Nikola Tesla tidak ada transistor. Dalam hal ini transistor menggantikan "celah percikan" atau "ledakan" dari versi aslinya. Transistor akan digunakan sebagai gerbang yang memungkinkan bagian saat ini atau tidak. Untuk ini transistor terpolarisasi sebagai berikut: The Collector C ke terminal positif dan penerbit Dan ke baterai negatif.

Saat pangkalan B Itu memiliki polarisasi positif, maka memungkinkan bagian dari kolektor ke pengirim, dan sebaliknya itu mencegahnya.

Dalam skema kami, alasnya terhubung ke baterai positif, tetapi resistensi ohm 22 kilo diselingi, untuk membatasi kelebihan arus yang dapat membakar transistor.

Sirkuit ini juga menunjukkan dioda LED yang bisa merah. Fungsinya akan dijelaskan nanti.

Di ujung bebas kumparan sekunder L2 spherite logam ditempatkan, yang dapat dibangun menutupi bola polystyrene atau bola pong pin dengan aluminium foil.

Lingkungan ini adalah plakat dari kondensator C, plak lainnya adalah lingkungan. Inilah yang dikenal dengan nama kapasitas parasit.

Operasi kumparan mini tesla

Ketika sakelar S ditutup, dasar transistor terpolarisasi positif, dan ujung atas kumparan primer juga terpolarisasi positif. Sehingga arus yang melewati koil primer, berlanjut melalui kolektor muncul tiba -tiba, keluar dari pengirim, dan kembali ke tumpukan.

Dapat melayani Anda: percepatan gravitasi: apa itu, bagaimana itu diukur dan latihan

Arus ini tumbuh dari nol ke nilai maksimum dalam waktu yang sangat singkat, itulah sebabnya ia menginduksi gaya elektromotif di kumparan sekunder. Ini menghasilkan arus yang naik dari bagian bawah koil L2 ke dasar transistor. Arus ini tiba -tiba berhenti polarisasi positif dari basis dalam cara arus aliran oleh primer.

Dalam beberapa versi dioda LED dihapus dan sirkuit berfungsi. Namun, menempatkannya meningkatkan efisiensi dalam pemotongan polarisasi basis transistor.

Apa yang terjadi saat arus beredar?

Selama siklus pertumbuhan arus cepat di sirkuit primer, gaya elektromotif diinduksi di kumparan sekunder. Karena rasio penembakan antara primer dan sekunder.

Karena hal di atas, ada medan listrik yang intens di bola kapasitor C yang mampu mengionisasi gas bertekanan rendah dari tabung neon atau lampu fluoresen yang mendekati bola C dan mempercepat elektron bebas ke dalam tabung untuk menggairahkan atom yang menghasilkan yang menghasilkan emisi ringan.

Ketika arus berhenti tiba -tiba melalui kumparan L1 dan koil L2 dikeluarkan melalui udara di sekitar C ke tanah, siklus itu dimulai kembali.

Poin penting dalam jenis sirkuit ini adalah bahwa semuanya terjadi dalam waktu yang sangat singkat, sehingga ada osilator frekuensi tinggi. Dalam jenis sirkuit ini, suicheo atau osilasi cepat yang dihasilkan oleh transistor lebih penting daripada fenomena resonansi yang dijelaskan pada bagian sebelumnya dan merujuk pada versi asli dari kumparan Tesla.

Eksperimen yang diusulkan dengan kumparan mini Tesla

Setelah kumparan mini Tesla dibangun, dimungkinkan untuk bereksperimen dengannya. Jelas, sinar dan percikan dari versi asli tidak akan terjadi.

Namun, dengan bantuan bohlam fluoresen atau tabung neon, kita dapat mengamati bagaimana efek gabungan dari medan listrik intens yang dihasilkan di kapasitor di ujung koil dan frekuensi osilasi tinggi dari bidang itu, buat lampu lampu menjadi lampu itu Menerangi nyaris tidak mendekati lingkup kondensor.

Medan listrik yang intens mengionisasi gas bertekanan rendah di dalam tabung, meninggalkan elektron bebas di dalam gas. Dengan demikian, frekuensi tinggi sirkuit menyebabkan elektron bebas di dalam tabung fluoresen untuk mempercepat dan menggairahkan bubuk fluorescent yang dipatuhi ke dinding bagian dalam tabung, menyebabkannya memancarkan cahaya.

Anda juga dapat mendekati bercahaya yang dipimpin ke lingkup C, mengamati bagaimana hasilnya bahkan ketika pin LED belum terhubung.

Referensi

1. Blake, t. Teori Coil Tesla. Dipulihkan dari: TB3.com.
2. Burnett, r. Pengoperasian Tesla Coil. Pulih dari: richieburnett.bersama.Inggris.
3. Tippens, hlm. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke -7. Bukit MacGraw. 626-628.
4. University of Wisconsin-Madison. Tesla Coil. Pulih dari: keajaiban.Fisika.Wisc.Edu.
5. Wikiwand. Tesla Coil. Pulih dari: wikiwand.com.