سیم پیچ تسلا با سیم پیچ آزمایش می کند. سیم پیچ تسلا و نمایش خواص باورنکردنی میدان الکترومغناطیسی سیم پیچ تسلا

26.09.2022 ایمنی

ترانسفورماتوری که ولتاژ و فرکانس را چندین برابر افزایش دهد ترانسفورماتور تسلا نامیده می شود. لامپ های کم مصرف و فلورسنت، کینسکوپ تلویزیون های قدیمی، شارژ باتری ها از راه دور و بسیاری موارد دیگر به لطف اصل کار این دستگاه ایجاد شده اند. ما استفاده از آن را برای مقاصد سرگرمی مستثنی نخواهیم کرد، زیرا "ترانسفورماتور تسلا" قادر به ایجاد تخلیه های زیبای بنفش است - جریان هایی شبیه رعد و برق (شکل 1). در حین کار، یک میدان الکترومغناطیسی تشکیل می شود که می تواند دستگاه های الکترونیکی و حتی بدن انسان را تحت تاثیر قرار دهد و در هنگام تخلیه در هوا، یک فرآیند شیمیایی با آزاد شدن ازن رخ می دهد. برای ساخت ترانسفورماتور تسلا با دستان خود، نیازی به داشتن دانش گسترده در زمینه الکترونیک نیست، فقط این مقاله را دنبال کنید.

اجزاء و اصل عملکرد

تمام ترانسفورماتورهای تسلا، به دلیل اصل عملکرد مشابه، از بلوک های مشابهی تشکیل شده اند:

منبع قدرت.
کانتور اولیه

منبع تغذیه مدار اولیه را با ولتاژ و نوع مورد نیاز تامین می کند. مدار اولیه نوسانات فرکانس بالایی ایجاد می کند که نوسانات تشدید را در مدار ثانویه ایجاد می کند. در نتیجه، جریانی با ولتاژ و فرکانس بالا روی سیم‌پیچ ثانویه ایجاد می‌شود که تمایل به ایجاد یک مدار الکتریکی از طریق هوا دارد - جریانی تشکیل می‌شود.

انتخاب مدار اولیه به نوع سیم پیچ تسلا، منبع تغذیه و اندازه استریمر بستگی دارد. بیایید روی نوع نیمه هادی تمرکز کنیم. با یک مدار ساده با قطعات در دسترس و یک ولتاژ تغذیه کوچک متمایز می شود.

انتخاب مواد و جزئیات

بیایید برای هر یک از واحدهای ساختاری بالا، قطعات را جستجو و انتخاب کنیم:

پس از سیم پیچی، سیم پیچ ثانویه را با رنگ، لاک یا دی الکتریک دیگر جدا می کنیم. این کار از ورود استریمر به آن جلوگیری می کند.

ترمینال - ظرفیت اضافی مدار ثانویه، متصل به صورت سری. با استریمرهای کوچک، لازم نیست. کافی است انتهای سیم پیچ را 0.5-5 سانتی متر بالا بیاورید.

پس از جمع آوری تمام قطعات لازم برای سیم پیچ تسلا، به مونتاژ ساختار با دستان خود ادامه می دهیم.

ساخت و مونتاژ

ما مونتاژ را طبق ساده ترین طرح در شکل 4 انجام می دهیم.

منبع تغذیه را جداگانه نصب کنید. قطعات را می توان با نصب روی سطح مونتاژ کرد، نکته اصلی این است که اتصال کوتاه بین مخاطبین را حذف کنید.

هنگام اتصال ترانزیستور، مهم است که مخاطبین را اشتباه نگیرید (شکل 5).

برای این کار به نمودار مراجعه می کنیم. رادیاتور را محکم به جعبه ترانزیستور می بندیم.

مدار را روی یک زیرلایه دی الکتریک جمع کنید: یک تکه تخته سه لا، یک سینی پلاستیکی، یک جعبه چوبی و غیره. مدار را با یک صفحه یا تخته دی الکتریک از سیم پیچ ها جدا کنید، با یک سوراخ مینیاتوری برای سیم ها.

سیم پیچ اولیه را طوری ثابت می کنیم که از افتادن و لمس سیم پیچ ثانویه جلوگیری کنیم. در مرکز سیم پیچ اولیه، فضایی را برای سیم پیچ ثانویه باقی می گذاریم، با توجه به اینکه فاصله بهینه بین آنها 1 سانتی متر است. لازم نیست از قاب استفاده کنید - یک بست قابل اعتماد کافی است.

سیم پیچ ثانویه را نصب و تعمیر می کنیم. اتصالات لازم را طبق طرح انجام می دهیم. در ویدیوی زیر می‌توانید کار ترانسفورماتور تسلا را مشاهده کنید.

روشن شدن، بررسی و تنظیم

قبل از روشن کردن، دستگاه های الکترونیکی را از محل آزمایش دور کنید تا از آسیب دیدن آنها جلوگیری شود. ایمنی برق را به خاطر بسپارید! برای راه اندازی موفق، مراحل زیر را به ترتیب دنبال کنید:

مقاومت متغیر را در موقعیت وسط قرار می دهیم. هنگام استفاده از برق، مطمئن شوید که هیچ آسیبی وجود ندارد.
حضور استریمر را بصری بررسی کنید. در صورت عدم وجود، یک لامپ فلورسنت یا لامپ رشته ای را به سیم پیچ ثانویه می آوریم. درخشش لامپ کارایی "ترانسفورماتور تسلا" و وجود میدان الکترومغناطیسی را تایید می کند.
اگر دستگاه کار نمی کند، اول از همه، نتیجه های سیم پیچ اولیه را عوض می کنیم و تنها پس از آن ترانزیستور را برای خرابی بررسی می کنیم.
هنگامی که برای اولین بار روشن می شوید، دمای ترانزیستور را کنترل کنید، در صورت لزوم، خنک کننده اضافی را وصل کنید.

یکی از ویژگی های بارز ترانسفورماتور قدرتمند تسلا، ولتاژ زیاد، ابعاد بزرگ دستگاه و روشی برای به دست آوردن نوسانات تشدید است. بیایید کمی در مورد نحوه عملکرد و نحوه ساخت ترانسفورماتور تسلا از نوع جرقه صحبت کنیم.

مدار اولیه با ولتاژ متناوب کار می کند. هنگامی که روشن می شود، خازن شارژ می شود. به محض اینکه خازن به حداکثر شارژ می شود، شکاف جرقه شکسته می شود - دستگاهی از دو هادی با شکاف جرقه پر از هوا یا گاز. پس از خرابی، یک مدار سری از خازن و سیم پیچ اولیه تشکیل می شود که مدار LC نامیده می شود. این مدار است که نوسانات با فرکانس بالا ایجاد می کند که نوسانات تشدید و ولتاژ عظیمی را در مدار ثانویه ایجاد می کند (شکل 6).

اگر قطعات لازم را دارید، می توانید ترانسفورماتور قدرتمند تسلا را حتی در خانه با دستان خود مونتاژ کنید. برای انجام این کار کافی است تغییراتی در مدار کم مصرف ایجاد کنید:

قطر سیم پیچ ها و سطح مقطع سیم را 1.1 - 2.5 برابر افزایش دهید.
یک ترمینال حلقوی شکل اضافه کنید.
منبع ولتاژ DC را به منبع AC با ضریب تقویت بالا تغییر دهید و ولتاژ 3-5 کیلو ولت را ارائه دهد.
مدار اولیه را مطابق نمودار شکل 6 تغییر دهید.
یک زمین قابل اعتماد اضافه کنید.

ترانسفورماتورهای جرقه ای تسلا می توانند تا 4.5 کیلو وات برسند و از این رو استریمرهای بزرگ می سازند. بهترین اثر زمانی حاصل می شود که نشانگرهای فرکانس یکسان هر دو مدار به دست آید. این را می توان با محاسبه جزئیات در برنامه های ویژه - vsTesla، inca و دیگران متوجه شد. یکی از برنامه های روسی زبان را می توانید از لینک زیر دانلود کنید: http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.

سیم پیچ تسلا یک ترانسفورماتور رزونانس با فرکانس بالا بدون هسته فرومغناطیسی است که با آن می توانید ولتاژ بالایی در سیم پیچ ثانویه دریافت کنید. تحت تأثیر ولتاژ بالا در هوا، یک خرابی الکتریکی شبیه به تخلیه رعد و برق رخ می دهد. این وسیله توسط نیکولا تسلا اختراع شد و نام او را یدک می‌کشد.

با توجه به نوع عنصر سوئیچینگ مدار اولیه، سیم پیچ های تسلا به جرقه (SGTC - اسپارک گپ سیم پیچ تسلا)، ترانزیستور (SSTC - سیم پیچ تسلا حالت جامد، DRSSTC - سیم پیچ حالت جامد رزونانس دوگانه تسلا) تقسیم می شوند. من فقط کویل های جرقه ای را در نظر خواهم گرفت که ساده ترین و رایج ترین هستند. با توجه به نحوه شارژ خازن حلقه، سیم پیچ های جرقه ای به 2 نوع تقسیم می شوند: ACSGTC - سیم پیچ اسپارک گپ تسلا و DCSGTC - سیم پیچ اسپارک گپ تسلا. در نوع اول، خازن با یک ولتاژ متناوب شارژ می شود، در دوم، شارژ رزونانسی با ولتاژ ثابت استفاده می شود.

سیم پیچ خود ساختاری از دو سیم پیچ و یک چنبره است. سیم پیچ ثانویه استوانه ای است که روی یک لوله دی الکتریک با سیم سیم پیچی مسی پیچیده می شود، در یک لایه دور به نوبت می چرخد و معمولاً 500-1500 دور دارد. نسبت بهینه قطر و طول سیم پیچ 1:3.5 - 1:6 است. برای افزایش مقاومت الکتریکی و مکانیکی، سیم پیچ را با چسب اپوکسی یا لاک پلی اورتان می پوشانند. به طور معمول، ابعاد سیم پیچ ثانویه بر اساس قدرت منبع تغذیه، یعنی ترانسفورماتور ولتاژ بالا تعیین می شود. با تعیین قطر سیم پیچ، طول از نسبت بهینه پیدا می شود. بعد، قطر سیم سیم پیچ به گونه ای انتخاب می شود که تعداد چرخش ها تقریباً برابر با مقدار پذیرفته شده عمومی باشد. لوله های پلاستیکی فاضلاب معمولا به عنوان لوله دی الکتریک استفاده می شود، اما می توانید با استفاده از ورق های کاغذ کششی و چسب اپوکسی، لوله های خانگی نیز بسازید. در اینجا و در زیر ما در مورد کویل های متوسط، با قدرت 1 کیلو وات و قطر سیم پیچ ثانویه 10 سانتی متر صحبت می کنیم.

یک چنبره رسانای توخالی که معمولاً از لوله آلومینیومی موجدار ساخته شده است، در انتهای بالایی لوله سیم پیچ ثانویه برای حذف گازهای داغ نصب می شود. اساساً قطر لوله برابر با قطر سیم پیچ ثانویه انتخاب می شود. قطر چنبره معمولاً 0.5-0.9 طول سیم پیچ ثانویه است. چنبره دارای ظرفیت الکتریکی است که با ابعاد هندسی آن مشخص می شود و به عنوان خازن عمل می کند.

سیم پیچ اولیه در پایه پایین سیم پیچ ثانویه قرار دارد و شکل مارپیچی صاف یا مخروطی دارد. معمولاً از 5-20 دور سیم مسی یا آلومینیومی ضخیم تشکیل شده است. جریان های فرکانس بالا در سیم پیچ جریان می یابد که در نتیجه اثر پوستی می تواند تأثیر قابل توجهی داشته باشد. به دلیل فرکانس بالا، جریان عمدتاً در لایه سطحی هادی توزیع می شود و در نتیجه سطح مقطع موثر هادی را کاهش می دهد که منجر به افزایش مقاومت فعال و کاهش دامنه نوسانات الکترومغناطیسی می شود. . بنابراین، بهترین گزینه برای ساخت سیم پیچ اولیه یک لوله مسی توخالی یا یک نوار پهن مسطح خواهد بود. یک حلقه محافظ باز (Ring Ring) از همان هادی گاهی در بالای سیم پیچ اولیه در امتداد قطر بیرونی نصب می شود و به زمین متصل می شود. حلقه برای جلوگیری از ورود تخلیه به سیم پیچ اولیه طراحی شده است. شکاف برای جلوگیری از عبور جریان از حلقه ضروری است، در غیر این صورت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان القایی، میدان مغناطیسی سیم پیچ های اولیه و ثانویه را ضعیف می کند. حلقه محافظ را می توان با اتصال به یک انتهای سیم پیچ اولیه حذف کرد، در حالی که تخلیه به اجزای سیم پیچ آسیبی نمی رساند.

ضریب اتصال بین سیم‌پیچ‌ها به موقعیت نسبی آنها بستگی دارد، هرچه نزدیک‌تر باشند، ضریب بیشتر است. برای کویل های جرقه ای مقدار معمولی ضریب K=0.1-0.3 است. ولتاژ سیم پیچ ثانویه به آن بستگی دارد، هر چه ضریب جفت بیشتر باشد، ولتاژ بیشتر است. اما افزایش ضریب جفت بالاتر از حد معمول توصیه نمی شود، زیرا تخلیه ها بین سیم پیچ ها شروع به پرش می کنند و به سیم پیچ ثانویه آسیب می رسانند.

نمودار ساده ترین نسخه سیم پیچ ACSGTC تسلا را نشان می دهد.
اصل عملکرد سیم پیچ تسلا بر اساس پدیده رزونانس دو مدار نوسانی جفت شده القایی است. مدار نوسانی اولیه از یک خازن C1، یک سیم پیچ اولیه L1 تشکیل شده است و توسط یک شکاف جرقه سوئیچ می شود و در نتیجه یک مدار بسته ایجاد می شود. مدار نوسانی ثانویه توسط سیم پیچ ثانویه L2 و خازن C2 (توروس با ظرفیت) تشکیل می شود، انتهای پایین سیم پیچ لزوماً زمین است. هنگامی که فرکانس طبیعی مدار نوسانی اولیه با فرکانس مدار نوسانی ثانویه منطبق می شود، افزایش شدید دامنه ولتاژ و جریان در مدار ثانویه وجود دارد. در یک ولتاژ به اندازه کافی بالا، یک شکست الکتریکی هوا به شکل تخلیه ناشی از چنبره رخ می دهد. درک اینکه چه چیزی یک مدار ثانویه بسته را تشکیل می دهد مهم است. جریان مدار ثانویه از طریق سیم‌پیچ ثانویه L2 و خازن C2 (توروس) جریان می‌یابد، سپس از طریق هوا و زمین (از آنجایی که سیم‌پیچ به زمین متصل است)، یک مدار بسته را می‌توان به صورت زیر توصیف کرد: زمین-سیم پیچی-توروس-تخلیه-زمین. بنابراین، تخلیه الکتریکی هیجان انگیز بخشی از جریان حلقه است. با مقاومت زمینی بالا، تخلیه های ناشی از چنبره مستقیماً به سیم پیچ ثانویه برخورد می کند که خوب نیست، بنابراین باید زمینی با کیفیت بالا ایجاد کنید.

پس از تعیین ابعاد سیم پیچ ثانویه و چنبره، می توان فرکانس طبیعی نوسان مدار ثانویه را محاسبه کرد. در اینجا باید در نظر گرفت که سیم پیچ ثانویه علاوه بر اندوکتانس، به دلیل اندازه قابل توجهی که دارد، دارای مقداری ظرفیت نیز می باشد که باید در محاسبه در نظر گرفته شود، ظرفیت سیم پیچ باید به ظرفیت چنبره اضافه شود. در مرحله بعد باید پارامترهای سیم پیچ L1 و خازن C1 مدار اولیه را تخمین بزنید تا فرکانس طبیعی مدار اولیه نزدیک به فرکانس مدار ثانویه باشد. ظرفیت خازن مدار اولیه معمولاً 25-100 نانو فارنهایت است، بر این اساس تعداد دور سیم پیچ اولیه محاسبه می شود، به طور متوسط باید 5-20 دور بدست آید. در ساخت سیم پیچ، برای تنظیم بعدی سیم پیچ به رزونانس، لازم است تعداد چرخش ها را در مقایسه با مقدار محاسبه شده افزایش دهید. شما می توانید تمام این پارامترها را با استفاده از فرمول های استاندارد از یک کتاب درسی فیزیک محاسبه کنید، همچنین کتاب هایی در شبکه در مورد محاسبه اندوکتانس سیم پیچ های مختلف وجود دارد. همچنین برنامه های ماشین حساب ویژه ای برای محاسبه تمام پارامترهای سیم پیچ آینده تسلا وجود دارد.

تنظیم با تغییر اندوکتانس سیم پیچ اولیه انجام می شود، یعنی یک سر سیم پیچ به مدار متصل می شود و دیگری به هیچ جا متصل نمی شود. تماس دوم به شکل یک گیره ساخته می شود که می تواند از یک پیچ به دور دیگر پرتاب شود، در نتیجه از کل سیم پیچ استفاده نمی شود، بلکه تنها بخشی از آن، اندوکتانس و فرکانس طبیعی مدار اولیه بر این اساس تغییر می کند. تنظیم در طول شروع اولیه سیم پیچ انجام می شود، رزونانس با طول تخلیه تخلیه شده قضاوت می شود. همچنین روشی برای تنظیم رزونانس سرد با استفاده از ژنراتور RF و اسیلوسکوپ یا ولت متر RF بدون نیاز به اجرای سیم پیچ وجود دارد. لازم به ذکر است که تخلیه الکتریکی دارای ظرفیت خازنی است که در نتیجه فرکانس طبیعی مدار ثانویه ممکن است در حین کار سیم پیچ کمی کاهش یابد. ارت نیز ممکن است تاثیر کمی بر فرکانس مدار ثانویه داشته باشد.

برقگیر یک عنصر کلیدزنی در مدار نوسانی اولیه است. با شکست الکتریکی شکاف جرقه تحت تأثیر ولتاژ بالا، قوسی در آن ایجاد می شود که مدار مدار اولیه را می بندد و نوسانات میرایی با فرکانس بالا در آن رخ می دهد که در طی آن ولتاژ در خازن C1 به تدریج کاهش می یابد. پس از خاموش شدن قوس، خازن حلقه C1 دوباره از منبع برق شروع به شارژ می کند، با شکست بعدی شکاف جرقه، چرخه جدیدی از نوسانات آغاز می شود.

برقگیر به دو نوع استاتیک و چرخشی تقسیم می شود. شکاف جرقه ایستا دو الکترود با فاصله نزدیک است که فاصله بین آنها به گونه ای تنظیم می شود که در زمانی که خازن C1 به بالاترین ولتاژ یا کمی کمتر از حداکثر شارژ می شود، خرابی الکتریکی بین آنها اتفاق می افتد. فاصله تقریبی بین الکترودها بر اساس قدرت الکتریکی هوا که در شرایط محیطی استاندارد حدود 3 کیلو ولت بر میلی متر است و همچنین به شکل الکترودها بستگی دارد، تعیین می شود. برای ولتاژ شبکه متناوب، فرکانس کار تخلیه استاتیک (BPS - ضربان در ثانیه) 100 هرتز خواهد بود.

یک شکاف جرقه دوار (RSG - Rotary spark gap) بر اساس یک موتور الکتریکی ساخته می شود که روی شفت آن یک دیسک با الکترود نصب شده است، الکترودهای ساکن در هر طرف دیسک نصب می شوند، بنابراین هنگامی که دیسک می چرخد، تمام الکترودهای دیسک بین الکترودهای ساکن پرواز می کنند. فاصله بین الکترودها به حداقل می رسد. در این گزینه می توانید فرکانس سوئیچینگ را در محدوده وسیعی با کنترل موتور الکتریکی تنظیم کنید که گزینه های بیشتری برای راه اندازی و کنترل سیم پیچ می دهد. محفظه موتور باید به زمین متصل شود تا از سیم پیچ موتور در برابر خرابی هنگام ورود تخلیه ولتاژ بالا محافظت کند.

به عنوان یک خازن حلقه C1، مجموعه های خازن (MMC - Multi Mini Capacitor) از خازن های فرکانس بالا با ولتاژ بالا سری و موازی استفاده می شود. معمولاً از خازن های سرامیکی از نوع KVI-3 و همچنین خازن های فیلم K78-2 استفاده می شود. اخیراً انتقال به خازن های کاغذی از نوع K75-25 برنامه ریزی شده است که خود را به خوبی در عملکرد نشان داده اند. ولتاژ نامی مجموعه خازن برای قابلیت اطمینان باید 1.5-2 برابر اوج ولتاژ منبع تغذیه باشد. برای محافظت از خازن ها از اضافه ولتاژ (پالس های فرکانس بالا)، یک شکاف هوا به موازات کل مجموعه نصب می شود. شکاف جرقه می تواند دو الکترود کوچک باشد.

به عنوان منبع تغذیه برای شارژ خازن ها، از ترانسفورماتور ولتاژ بالا T1 یا چندین ترانسفورماتور به صورت سری یا موازی استفاده می شود. اساساً سازندگان تازه کار تسلا از ترانسفورماتور اجاق مایکروویو (MOT - ترانسفورماتور اجاق مایکروویو) استفاده می کنند که ولتاژ متناوب خروجی آن ~ 2.2 کیلو ولت است و قدرت آن حدود 800 وات است. بسته به ولتاژ نامی خازن حلقه، MOT ها به صورت سری از 2 تا 4 قطعه متصل می شوند. استفاده از تنها یک ترانسفورماتور توصیه نمی شود، زیرا به دلیل ولتاژ خروجی کم، شکاف در برقگیر بسیار کم خواهد بود، در نتیجه نتایج ناپایدار سیم پیچ خواهد بود. موتورها دارای معایبی به شکل قدرت الکتریکی ضعیف هستند، برای کار مداوم طراحی نشده اند، تحت بار سنگین بسیار گرم می شوند و بنابراین اغلب از کار می افتند. منطقی تر است که از ترانسفورماتورهای روغن ویژه مانند OM، OMP، OMG استفاده کنید که دارای ولتاژ خروجی 6.3 کیلو ولت، 10 کیلو ولت و توان 4 کیلو وات، 10 کیلو وات هستند. شما همچنین می توانید یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا خانگی بسازید. هنگام کار با ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا، نباید اقدامات احتیاطی ایمنی را فراموش کرد، ولتاژ بالا تهدید کننده زندگی است، محفظه ترانسفورماتور باید به زمین باشد. در صورت لزوم می توان یک اتوترانسفورماتور به صورت سری با سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور برای تنظیم ولتاژ شارژ خازن حلقه نصب کرد. توان اتوترانسفورماتور نباید کمتر از توان ترانسفورماتور T1 باشد.

سلف Ld در مدار قدرت برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه ترانسفورماتور در هنگام خرابی برقگیر ضروری است. بیشتر اوقات ، سلف در مدار سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور T1 قرار دارد. با توجه به ولتاژ بالا، اندوکتانس مورد نیاز سلف می تواند مقادیر زیادی از واحد تا ده ها هنری به خود بگیرد. در این تجسم، باید قدرت الکتریکی کافی داشته باشد. با همان موفقیت، سلف را می توان به صورت سری با سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور نصب کرد، به ترتیب، استحکام الکتریکی بالایی در اینجا مورد نیاز نیست، اندوکتانس مورد نیاز یک مرتبه قدر کمتر است و به ده ها، صدها هزارهنری می رسد. قطر سیم سیم پیچ نباید کمتر از قطر سیم سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور باشد. اندوکتانس سلف از فرمول وابستگی راکتانس القایی به فرکانس جریان متناوب محاسبه می شود.

فیلتر پایین گذر (LPF) برای جلوگیری از نفوذ پالس های فرکانس بالا مدار اولیه به مدار سلف و سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور، یعنی محافظت از آنها طراحی شده است. فیلتر می تواند L شکل یا U شکل باشد. فرکانس قطع فیلتر به ترتیبی کمتر از فرکانس رزونانس مدارهای نوسانی سیم پیچ انتخاب می شود، اما فرکانس قطع باید بسیار بیشتر از فرکانس عملکرد شکاف جرقه باشد.

هنگام شارژ رزونانسی یک خازن حلقه (نوع سیم پیچ - DCSGTC)، بر خلاف ACSGTC از ولتاژ ثابت استفاده می شود. ولتاژ سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور T1 با استفاده از پل دیودی اصلاح شده و توسط خیابان خازن صاف می شود. ظرفیت خازن باید مرتبه ای بزرگتر از ظرفیت خازن حلقه C1 باشد تا ریپل ولتاژ DC کاهش یابد. . مقدار خازن معمولاً 1-5 μF است، ولتاژ اسمی برای قابلیت اطمینان 1.5-2 برابر ولتاژ اصلاح شده دامنه انتخاب می شود. به جای یک خازن، می توان از بانک های خازن استفاده کرد، ترجیحاً هنگام اتصال چندین خازن به صورت سری، مقاومت های یکسان کننده را فراموش نکنید.

به عنوان دیودهای پل، از ستون های دیود فشار قوی سری از نوع KTs201 و ... استفاده می شود.جریان نامی ستون های دیود باید بیشتر از جریان نامی سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور باشد. ولتاژ معکوس ستون های دیود به مدار یکسوسازی بستگی دارد، به دلایل اطمینان، ولتاژ معکوس دیودها باید 2 برابر مقدار دامنه ولتاژ باشد. می توان با اتصال دیودهای یکسو کننده معمولی به صورت سری (به عنوان مثال، 1N5408، Uobr = 1000 V، Inom = 3 A)، با استفاده از مقاومت های یکسان کننده، قطب های دیود خانگی ساخت.
به جای یک مدار یکسوسازی و صاف کردن استاندارد، یک دوبرابر ولتاژ را می توان از دو قطب دیود و دو خازن مونتاژ کرد.

اصل عملکرد مدار شارژ تشدید بر اساس پدیده خود القایی سلف Ld و همچنین استفاده از دیود قطع کننده VDo است. در لحظه‌ای که خازن C1 تخلیه می‌شود، جریانی از سلف شروع به جریان می‌کند که طبق قانون سینوسی افزایش می‌یابد، در حالی که انرژی به شکل میدان مغناطیسی در سلف جمع می‌شود و خازن شارژ می‌شود و انرژی را در انباشته می‌کند. شکل میدان الکتریکی ولتاژ خازن تا ولتاژ منبع تغذیه افزایش می یابد، در حالی که حداکثر جریان از سلف عبور می کند و افت ولتاژ در آن صفر است. در این حالت، جریان نمی تواند فورا متوقف شود و به دلیل وجود خود القایی سلف، در همان جهت به جریان خود ادامه می دهد. شارژ خازن تا دو برابر ولتاژ منبع تغذیه ادامه می یابد. دیود قطع برای جلوگیری از برگشت انرژی از خازن به منبع تغذیه ضروری است، زیرا اختلاف پتانسیل برابر با ولتاژ منبع تغذیه بین خازن و منبع تغذیه ظاهر می شود. در واقع ولتاژ دو سر خازن به دلیل وجود افت ولتاژ در ستون دیود به دو برابر مقدار نمی رسد.

استفاده از شارژ رزونانسی انتقال کارآمدتر و یکنواخت انرژی به مدار اولیه را امکان پذیر می کند، در حالی که برای به دست آوردن نتیجه یکسان (از نظر طول تخلیه)، DCSGTC به توان کمتری از منبع تغذیه (ترانسفورماتور T1) نسبت به ACSGTC نیاز دارد. دشارژها به دلیل ولتاژ تغذیه پایدار، خمیدگی صاف مشخصی پیدا می‌کنند، برخلاف ACSGTC، که در آن رویکرد بعدی الکترودها در RSG می‌تواند به موقع در هر بخش از ولتاژ سینوسی رخ دهد، از جمله ضربه زدن به ولتاژ صفر یا پایین و در نتیجه، طول متغیر تخلیه (تخلیه پاره شده).

تصویر زیر فرمول های محاسبه پارامترهای سیم پیچ تسلا را نشان می دهد:

پیشنهاد می کنم با تجربه من از ساخت و ساز آشنا شوید.

Kochneva L.S. (پرم، MBOU "Gymnasium No. 17")

1. پیشتالو وی نیکولا تسلا. پرتره در میان ماسک ها. - M: کلاسیک ABC، 2010.

2. Rzhonsnitsky B.N. نیکولا تسلا. زندگی انسانهای شگفت انگیز یک سری بیوگرافی. شماره 12. - م: گارد جوان، 1959م.

3. فیگین او. نیکولا تسلا: میراث یک مخترع بزرگ. - M.: غیرداستانی آلپینا، 2012.

4. تسلا و اختراعات او. http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-19-20.

5. Tsverava G. K. Nikola Tesla، 1856-1943. - لنینگراد علم. 1974.

6. ویکی پدیا https://ru.wikipedia.org/wiki/?%D0?%A2?%D0?%B5?%D1?%81?%D0?%BB?%D0?%B0,_?%D0 ?%9D?%D0?%B8?%D0?%BA?%D0?%BE?%D0?%BB?%D0?%B0.

7. نیکولا تسلا: بیوگرافی http://www.people.su/107683.

آه چقدر اکتشافات شگفت انگیز داریم

روح روشنگری را آماده کنید

و تجربه، پسر اشتباهات سخت،

و دوست نابغه، پارادوکس،

و شانس، خدا مخترع است...

مانند. پوشکین

مرتبط بودن موضوع

فیزیک تجربی در توسعه علم اهمیت زیادی دارد. یک بار دیدن بهتر از صد بار شنیدن است. هیچ کس با این واقعیت بحث نخواهد کرد که این آزمایش انگیزه قدرتمندی برای درک ماهیت پدیده ها در طبیعت است.

در زمان ما، بحث انتقال انرژی از راه دور، به ویژه انتقال انرژی به صورت بی سیم، حاد است. در اینجا می‌توانیم ایده‌های دانشمند بزرگ نیکولا تسلا را به یاد بیاوریم که در دهه 1900 با این مسائل سروکار داشت و با ساخت ترانسفورماتور رزونانس معروف خود - سیم پیچ تسلا، به موفقیت چشمگیری دست یافت. بنابراین تصمیم گرفتم این موضوع را به تنهایی کشف کنم و سعی کردم این آزمایش ها را تکرار کنم.

اهداف پژوهش

سیم پیچ های تسلا در حال کار را با استفاده از فناوری ترانزیستور (Class-E SSTC) و فناوری لامپ (VTTC) مونتاژ کنید.

شکل گیری انواع ترشحات را مشاهده کنید و دریابید که چقدر خطرناک هستند.

انتقال انرژی به صورت بی سیم با استفاده از سیم پیچ تسلا

برای مطالعه خواص میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ تسلا

کاربرد عملی سیم پیچ تسلا را بیاموزید

موضوع مطالعه

دو سیم پیچ تسلا با استفاده از فن آوری های مختلف، میدان ها و تخلیه های تولید شده توسط این سیم پیچ ها مونتاژ شده اند.

روش های پژوهش:

تجربی: مشاهده تخلیه های الکتریکی با فرکانس بالا، تحقیق، آزمایش.

نظری: طراحی یک سیم پیچ تسلا، تجزیه و تحلیل ادبیات و مدارهای الکتریکی ممکن برای مونتاژ سیم پیچ.

مراحل تحقیق

بخش تئوری مطالعه ادبیات مسئله تحقیق.

بخش عملی ساخت ترانسفورماتورهای تسلا و انجام آزمایشات با تجهیزات ساخته شده.

بخش تئوری

اختراعات نیکولا تسلا

نیکولا تسلا - مخترع در زمینه مهندسی برق و رادیو، مهندس، فیزیکدان. او در اتریش-مجارستان متولد و بزرگ شد و در سال‌های بعد عمدتاً در فرانسه و ایالات متحده آمریکا کار کرد.

او همچنین به عنوان حامی وجود اتر شناخته می شود: آزمایش ها و آزمایش های متعدد او شناخته شده است که هدف از آنها نشان دادن حضور اتر به عنوان شکل خاصی از ماده است که می تواند در فناوری استفاده شود. واحد اندازه گیری چگالی شار مغناطیسی به نام N. Tesla نامگذاری شده است. زندگی‌نامه‌نویسان معاصر تسلا را «مردی که قرن بیستم را اختراع کرد» و «قدیس حامی» برق مدرن می‌دانستند. کارهای اولیه تسلا راه را برای مهندسی برق مدرن هموار کرد و اکتشافات اولیه او نوآورانه بود.

در فوریه 1882، تسلا چگونگی استفاده از این پدیده را که بعدها میدان مغناطیسی دوار نامید، در یک موتور الکتریکی کشف کرد. تسلا در اوقات فراغت خود بر روی ساخت مدلی از موتور الکتریکی ناهمزمان کار کرد و در سال 1883 عملکرد موتور را در تالار شهر استراسبورگ به نمایش گذاشت.

در سال 1885، نیکولا 24 نوع از ماشین ادیسون را معرفی کرد، یک کموتاتور و تنظیم کننده جدید که عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشید.

در سال های 1888-1895، تسلا در آزمایشگاه خود مشغول تحقیق در زمینه میدان های مغناطیسی و فرکانس های بالا بود. این سال ها پربارترین سال ها بود، در آن زمان بود که او بیشتر اختراعات خود را به ثبت رساند.

در پایان سال 1896، تسلا به انتقال رادیویی در فاصله 48 کیلومتری دست یافت.

تسلا یک آزمایشگاه کوچک در کلرادو اسپرینگز راه اندازی کرد. تسلا برای مطالعه طوفان های تندری، دستگاه ویژه ای طراحی کرد که یک ترانسفورماتور است که یک سر سیم پیچ اولیه آن به زمین متصل بود و سر دیگر آن به یک توپ فلزی روی میله ای متصل بود که به سمت بالا امتداد دارد. یک دستگاه حساس خود تنظیم متصل به یک دستگاه ضبط به سیم پیچ ثانویه متصل شد. این دستگاه به نیکولا تسلا اجازه داد تا تغییرات پتانسیل زمین از جمله تأثیر امواج الکترومغناطیسی ایستاده ناشی از تخلیه رعد و برق در جو زمین را بررسی کند. مشاهدات مخترع را به ایده امکان انتقال برق بدون سیم در فواصل طولانی سوق داد.

تسلا آزمایش بعدی خود را برای کشف امکان ایجاد مستقل موج الکترومغناطیسی ایستاده هدایت کرد. روی پایه عظیم ترانسفورماتور پیچ های سیم پیچ اولیه قرار داشت. سیم پیچ ثانویه به یک دکل 60 متری متصل می شد و با یک توپ مسی به قطر یک متر خاتمه می یافت. هنگامی که یک ولتاژ متناوب چند هزار ولتی از سیم پیچ اولیه عبور می کرد، جریانی با ولتاژ چند میلیون ولت و فرکانس تا 150 هزار هرتز در سیم پیچ ثانویه به وجود آمد.

در طول آزمایش، تخلیه‌های رعد و برق مانندی که از یک توپ فلزی سرچشمه می‌گیرد، ثبت شد. طول برخی از تخلیه ها به 4.5 متر رسید و رعد و برق در فاصله 24 کیلومتری شنیده شد.

بر اساس این آزمایش، تسلا به این نتیجه رسید که این دستگاه به او اجازه تولید امواج ایستاده را می دهد که به صورت کروی از فرستنده منتشر می شوند و سپس با شدت فزاینده در نقطه ای کاملا مخالف روی کره زمین، جایی نزدیک جزایر آمستردام و سنت پل در اقیانوس هند.

در سال 1917، تسلا اصل عملکرد دستگاهی را برای تشخیص رادیویی زیردریایی ها پیشنهاد کرد.

یکی از معروف ترین اختراعات او ترانسفورماتور (کویل) تسلا است.

ترانسفورماتور تسلا که با نام سیم پیچ تسلا نیز شناخته می شود، وسیله ای است که توسط نیکولا تسلا اختراع شده و نام او را یدک می کشد. این یک ترانسفورماتور رزونانسی است که ولتاژ بالا را در فرکانس بالا تولید می کند. این دستگاه در 22 سپتامبر 1896 به عنوان "دستگاه تولید جریان های الکتریکی با فرکانس و پتانسیل بالا" ثبت اختراع شد.

ساده ترین ترانسفورماتور تسلا از دو سیم پیچ - اولیه و ثانویه، و همچنین یک شکاف جرقه، خازن، یک توری و یک ترمینال تشکیل شده است.

سیم پیچ اولیه معمولاً شامل چندین دور سیم با قطر بزرگ یا لوله مسی و سیم پیچ ثانویه حدود 1000 دور سیم با قطر کوچکتر است. سیم پیچ اولیه همراه با خازن یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد که شامل یک عنصر غیر خطی - شکاف جرقه است.

سیم پیچ ثانویه همچنین یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد که در آن نقش خازن عمدتاً توسط خازن حلقوی و ظرفیت وقفه ای خود سیم پیچ انجام می شود. سیم پیچ ثانویه اغلب با یک لایه اپوکسی یا لاک پوشانده می شود تا از خرابی الکتریکی جلوگیری شود.

بنابراین، ترانسفورماتور تسلا از دو مدار نوسانی متصل تشکیل شده است که ویژگی های قابل توجه آن را تعیین می کند و تفاوت اصلی آن با ترانسفورماتورهای معمولی است.

پس از رسیدن به ولتاژ شکست بین الکترودهای برقگیر، یک شکست الکتریکی بهمن مانند گاز در آن رخ می دهد. خازن از طریق برقگیر به سیم پیچ تخلیه می شود. بنابراین مدار مدار نوسانی متشکل از یک سیم پیچ اولیه و یک خازن از طریق شکاف جرقه بسته می ماند و نوسانات با فرکانس بالا در آن ایجاد می شود. نوسانات تشدید در مدار ثانویه رخ می دهد که منجر به ظهور ولتاژ بالا در ترمینال می شود.

در همه انواع ترانسفورماتورهای تسلا، عنصر اصلی ترانسفورماتور - مدارهای اولیه و ثانویه - بدون تغییر باقی می ماند. با این حال، یکی از قطعات آن - مولد نوسانات فرکانس بالا - می تواند طراحی متفاوتی داشته باشد.

بخش عملی

سیم پیچ تسلا (Class-E SSTC)

یک ترانسفورماتور رزونانس از دو سیم پیچ تشکیل شده است که هسته آهنی مشترکی ندارند - این برای ایجاد ضریب جفت کم لازم است. روی سیم پیچ اولیه چندین دور سیم ضخیم وجود دارد. از 500 تا 1500 دور روی سیم پیچ ثانویه پیچیده می شود. با توجه به این طراحی، سیم پیچ تسلا دارای نسبت تبدیلی است که 10-50 برابر بیشتر از نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به تعداد چرخش های اولیه است. در این صورت باید شرط وقوع تشدید بین مدارهای نوسانی اولیه و ثانویه رعایت شود. ولتاژ خروجی چنین ترانسفورماتور می تواند از چند میلیون ولت تجاوز کند. این شرایط است که ظاهر تخلیه های دیدنی را تضمین می کند که طول آن می تواند به طور همزمان به چندین متر برسد. در اینترنت می توانید گزینه های مختلفی برای ساخت منابع فرکانس و ولتاژ بالا پیدا کنید. من یکی از طرح ها را انتخاب کردم.

من نصب را خودم بر اساس نمودار بالا مونتاژ کردم (شکل 1). یک سیم پیچ بر روی یک قاب از یک لوله پلاستیکی (لوله کشی) به قطر 80 میلی متر. سیم پیچ اولیه فقط شامل 7 پیچ است، یک سیم با قطر 1 میلی متر، یک سیم مسی تک هسته ای MGTF استفاده شده است. سیم پیچ ثانویه شامل حدود 1000 دور سیم سیم پیچ با قطر 0.15 میلی متر است. سیم پیچ ثانویه به طور مرتب پیچیده شده است، به نوبه خود بچرخید. نتیجه دستگاهی است که ولتاژ بالا را در فرکانس بالا تولید می کند (شکل 2).

کویل تسلا بزرگ (VTTC)

این سیم پیچ بر اساس پنتود ژنراتور gu-81m بر اساس مدار خود نوسانی مونتاژ می شود. با جریان شبکه لامپ خود برانگیخته.

همانطور که از نمودار مشاهده می شود (شکل 3)، لامپ به عنوان یک تریود متصل است، یعنی. همه شبکه ها به یکدیگر متصل هستند. خازن C1 و دیود VD1 یک دوبلور نیم موج را تشکیل می دهند. مقاومت R1 و خازن C3 برای تنظیم حالت عملکرد لامپ مورد نیاز است. سیم پیچ L2 برای تحریک جریان شبکه مورد نیاز است. مدار نوسانی اولیه از خازن C2 و سیم پیچ L1 تشکیل شده است. مدار نوسانی ثانویه توسط سیم پیچ L3 و ظرفیت وقفه ای خود تشکیل می شود. سیم پیچ اولیه در یک قاب با قطر 16 سانتی متر شامل 40 چرخش با شیرهای 30، 32، 34، 36 و 38 برای تنظیم رزونانس است. سیم پیچ ثانویه شامل حدود 900 چرخش در یک قاب با قطر 11 سانتی متر است. یک تورید در بالای سیم پیچ ثانویه قرار دارد - برای تجمع بارهای الکتریکی لازم است.

هر دوی این تاسیسات (شکل 2 و شکل 3) برای نشان دادن جریان های ولتاژ بالا با فرکانس بالا و نحوه ایجاد آنها طراحی شده اند. همچنین می توان از سیم پیچ ها برای انتقال بی سیم جریان الکتریکی استفاده کرد. در طول کار، عملکرد و قابلیت های کویل های تسلا را که ساخته ام نشان خواهم داد.

آزمایشات تجربی با استفاده از سیم پیچ تسلا

با سیم پیچ تمام شده تسلا، می توانید تعدادی آزمایش جالب انجام دهید، اما باید قوانین ایمنی را رعایت کنید. برای آزمایش ها باید سیم کشی بسیار قابل اعتمادی وجود داشته باشد، هیچ جسمی در نزدیکی سیم پیچ وجود نداشته باشد و در مواقع اضطراری بتوان تجهیزات را خاموش کرد.

سیم پیچ تسلا در حین کار، جلوه های زیبایی در ارتباط با تشکیل انواع مختلف تخلیه گاز ایجاد می کند. معمولا مردم این کویل ها را جمع آوری می کنند تا به این پدیده های چشمگیر و زیبا نگاه کنند.

سیم پیچ تسلا می تواند چندین نوع تخلیه ایجاد کند:

جرقه ها تخلیه های جرقه ای بین یک سیم پیچ و جسمی هستند که به دلیل انبساط شدید کانال گاز، مانند رعد و برق طبیعی، اما در مقیاس کوچکتر، یک پاپ مشخصه ایجاد می کند.

استریمرها کانال های نازک و نازک درخشانی هستند که دارای اتم های گاز یونیزه شده و الکترون های آزاد جدا شده از آنها هستند. از ترمینال سیم پیچ مستقیماً بدون رفتن به زمین به هوا جریان می یابد. استریمر یونیزاسیون قابل مشاهده هوا است. آن ها درخشش یون ها که ولتاژ بالای ترانسفورماتور را تشکیل می دهد.

تخلیه کرونا - درخشش یون های هوا در یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا. درخشش مایل به آبی زیبایی را در اطراف قسمت های با ولتاژ بالا یک سازه با انحنای سطح قوی ایجاد می کند.

تخلیه قوس - با قدرت کافی ترانسفورماتور تشکیل می شود، اگر یک جسم زمین شده به پایانه آن نزدیک شود. یک قوس بین او و ترمینال چشمک می زند.

برخی از مواد شیمیایی اعمال شده در پایانه تخلیه قادر به تغییر رنگ تخلیه هستند. به عنوان مثال، سدیم رنگ مایل به آبی ترشحات را به نارنجی، بور به سبز، منگنز به آبی و لیتیوم به زرشکی تغییر می دهد.

با کمک این سیم پیچ ها می توانید تعدادی آزمایش نسبتاً جالب، زیبا و دیدنی انجام دهید. بنابراین، بیایید شروع کنیم:

تجربه 1: نمایش تخلیه گاز. استریمر، جرقه، تخلیه قوس

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، سیم مسی ضخیم.

برنج. 4 شکل 5

هنگامی که سیم پیچ روشن می شود، تخلیه ای از ترمینال شروع به خارج شدن می کند که طول آن 5-7 میلی متر است.

آزمایش 2: نمایش تخلیه در یک لامپ فلورسنت

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، لامپ فلورسنت (لامپ فلورسنت).

یک درخشش در یک لامپ فلورسنت در فاصله تا 1 متر از نصب مشاهده می شود.

آزمایش 3: آزمایش کاغذ

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، کاغذ.

هنگامی که کاغذ وارد تخلیه می شود، استریمر به سرعت سطح آن را می پوشاند و پس از چند ثانیه کاغذ روشن می شود.

تجربه 4: "درخت" از پلاسما

تجهیزات: سیم پیچ تسلا، سیم رشته نازک.

سیم ها را روی سیمی که قبلاً از عایق جدا شده است شاخه می کنیم و آن را به ترمینال می بندیم ، در نتیجه یک "درخت" پلاسما به دست می آوریم.

تجربه 5: نمایش تخلیه گاز روی یک سیم پیچ بزرگ تسلا. استریمر، جرقه، تخلیه قوس

هنگامی که سیم پیچ روشن می شود، یک تخلیه از ترمینال شروع به خارج شدن می کند، که طول آن 45-50 سانتی متر است، زمانی که جسمی به سمت حلقوی می آید، یک قوس روشن می شود.

تجربه 6: ترشحات در دست

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، دست.

هنگامی که دست خود را به سمت استریمر می آورید، ترشحات بدون ایجاد درد شروع به برخورد به دست می کنند

تجربه 7: نمایش تخلیه گاز از یک جسم واقع در میدان سیم پیچ تسلا.

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، سیم مسی ضخیم.

هنگامی که یک سیم مسی به میدان سیم پیچ تسلا وارد می شود (با ترمینال خارج شده)، تخلیه ای از سیم به سمت حلقوی ظاهر می شود.

تجربه 8: نمایش تخلیه در یک توپ پر از گاز کمیاب در میدان سیم پیچ تسلا

تجهیزات: یک سیم پیچ بزرگ تسلا، یک توپ پر از گاز کمیاب.

هنگامی که یک توپ به میدان سیم پیچ تسلا وارد می شود، تخلیه داخل توپ روشن می شود.

تجربه 9: نمایش تخلیه در لامپ های نئون و فلورسنت.

تجهیزات: سیم پیچ بزرگ تسلا، نئون و لامپ های فلورسنت.

هنگامی که یک لامپ در میدان سیم پیچ تسلا قرار می گیرد، تخلیه ای در داخل لامپ های نئون و شب تاب تا فاصله 1.5 متری مشتعل می شود.

تجربه 10: ترشحات از دست.

تجهیزات: کویل تسلا بزرگ، دست با نوک انگشتان فویل.

هنگامی که دست خود را در میدان سیم پیچ تسلا قرار می دهید (در حالی که ترمینال آن برداشته شده است)، ترشحی از نوک انگشتان به سمت حلقوی ایجاد می شود.

نتیجه

تمام اهداف تعیین شده محقق شده است. من 2 سیم پیچ ساختم و با استفاده از مثال آنها فرضیه های زیر را ثابت کردم:

سیم پیچ تسلا می تواند تخلیه های الکتریکی واقعی از انواع مختلف ایجاد کند.

تخلیه های تولید شده توسط سیم پیچ تسلا برای انسان بی ضرر است و نمی تواند در اثر شوک الکتریکی آسیبی ایجاد کند. حتی می توانید سیم پیچ خروجی ولتاژ بالا را با یک تکه فلز یا دست خود لمس کنید. چرا هنگام لمس یک منبع ولتاژ فرکانس بالا 1000000 ولت هیچ اتفاقی برای شخص نمی افتد؟ زیرا هنگامی که یک جریان با فرکانس بالا جریان می یابد، به اصطلاح اثر پوستی مشاهده می شود، یعنی. بارها فقط در امتداد لبه های هادی جریان می یابند، بدون اینکه هسته را لمس کنند.

جریان از طریق پوست جریان می یابد و اندام های داخلی را لمس نمی کند. به همین دلیل است که دست زدن به این صاعقه ها بی خطر است.

سیم پیچ تسلا می تواند با ایجاد میدان الکترومغناطیسی انرژی را به صورت بی سیم منتقل کند.

انرژی این میدان را می توان به هر جسمی در این میدان از گازهای کمیاب گرفته تا یک فرد منتقل کرد.

کاربرد مدرن ایده های نیکولا تسلا

جریان متناوب اصلی ترین راه برای انتقال برق در فواصل طولانی است.

ژنراتورهای الکتریکی عناصر اصلی در تولید برق در نیروگاه های نوع توربین (HPP، NPP، TPP) هستند.

موتورهای الکتریکی AC که اولین بار توسط نیکولا تسلا ساخته شد، در تمام ماشین‌های مدرن، قطارهای الکتریکی، ماشین‌های برقی، تراموا، ترولی‌بوس استفاده می‌شوند.

روباتیک با رادیو کنترل نه تنها در اسباب‌بازی‌های کودکان و تلویزیون‌های بی‌سیم و دستگاه‌های کامپیوتری (پانل‌های کنترل)، بلکه در حوزه نظامی، در حوزه غیرنظامی، در مسائل نظامی، غیرنظامی و داخلی و همچنین امنیت خارجی گسترده شده است. کشورها و غیره

در حال حاضر از شارژرهای بی سیم برای شارژ تلفن همراه استفاده می شود.

جریان متناوب، که توسط تسلا پیشگام شد، راه اصلی برای انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی است.

استفاده از سرگرمی و نمایش

در فیلم ها، قسمت ها بر اساس نمایش ترانسفورماتور تسلا، در بازی های رایانه ای است.

در آغاز قرن بیستم، ترانسفورماتور تسلا در پزشکی نیز کاربرد رایجی پیدا کرد. بیماران با جریان های ضعیف با فرکانس بالا تحت درمان قرار گرفتند، که از طریق لایه نازکی از سطح پوست جریان می یابد، به اندام های داخلی آسیب نمی رساند، در حالی که اثر "تونینگ" و "شفابخش" را اعمال می کند.

برای احتراق لامپ های تخلیه گاز و برای یافتن نشتی در سیستم های خلاء استفاده می شود.

این اشتباه است که فکر کنیم کویل های تسلا کاربرد عملی گسترده ای ندارند. کاربرد اصلی آنها در حوزه سرگرمی و رسانه ای سرگرمی و نمایش است. در عین حال، خود کویل ها یا دستگاه هایی که از اصول کار کویل استفاده می کنند، در زندگی ما کاملاً متداول هستند که نمونه های بالا نشان می دهد.

پیوند کتابشناختی

کوشکین A.A. سیم پیچ تسلا و تحقیق در مورد احتمالات آن // بولتن علمی مدرسه بین المللی. - 2018. - شماره 1. - ص 125-133;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=530 (تاریخ دسترسی: 01/30/2020).

چندی پیش، به اصطلاح لامپ های پلاسما در مجموعه فروشگاه های مختلف ظاهر شدند که رعد و برق را بر روی سطح یک توپ شیشه ای ساطع می کردند. این لامپ ها به سرعت محبوبیت پیدا کردند، اما تعداد کمی از مردم می دانند که این دستگاه ها توسط نیکولا تسلا در دهه 1910 قرن گذشته اختراع شدند. ابتدا باید ساختار داخلی این اختراع شگفت انگیز را درک کنید. در واقع، این یک ترانسفورماتور معمولی از نوع خاص است. او در کار خود از تشدید استفاده می کند که در امواج مغناطیسی به اصطلاح ایستاده رخ می دهد. چرخش های بسیار کمی روی سیم پیچ اولیه وجود دارد، جرقه های نوسانی ایجاد می کند، انرژی را در خازن جمع آوری می کند و بنابراین جرقه در یک دوره زمانی خاص اتفاق می افتد. سیم پیچ ثانویه بر اساس سیم پیچ جریان مستقیم سیم کار می کند. فرکانس نوسان جفت مدار باید مطابقت داشته باشد، که منجر به ظاهر شدن یک جریان متناوب بسیار زیاد با فرکانس بالا بین دو سر سیم پیچ در سیم پیچ ثانویه می شود. این باعث تجسم در قالب همان رعد و برق بنفش می شود.

یک ترانسفورماتور تشدید اغلب با یک آونگ معمولی مقایسه می شود، جایی که فرکانس و دامنه مستقیماً به نیرویی که کل سیستم با آن رانده می شود، بستگی دارد. انباشته شدن را می توان در حضور نوسانات آزاد انجام داد که طول ضربه را تا حد زیادی افزایش می دهد و همچنین زمان خاموش شدن کامل را افزایش می دهد. در مورد سیم پیچ نیز همین اتفاق می افتد. سیم پیچ ثانویه نوسان می کند و ژنراتور آن را نوسان می دهد. همگام سازی توسط مدار اولیه و ژنراتور به طور همزمان ارائه می شود، که به شما امکان می دهد بسته به کار، سیستم را تنظیم کنید. در حال حاضر، بیشتر مردم آن را فقط به عنوان یک اسباب بازی می شناسند. اما در واقع این سیستم کاربرد واقعی دارد.

استفاده از سیم پیچ تسلا در واقعیت

ولتاژ خروجی اغلب می تواند به مقادیر باورنکردنی چندین میلیون ولت برسد. این یک پدیده منحصر به فرد در دنیای برق است، زیرا چنین جریان های بالایی به ندرت با چنین امواج طولانی مشخص می شوند. قدرت الکتریکی فضای هوا با تخلیه های پایدار فاصله بسیار زیادی را می شکند و با قدرت ژنراتور بالا، طول می تواند به چندین متر برسد. چنین اتاق های نمایشی با این معجزه فیزیک سیاره ما اغلب در بسیاری از دانشگاه های سراسر جهان نصب می شود. این پدیده ها در اسباب بازی معروف منعکس شده است. وقتی توپ را لمس می کنیم، رعد و برق به سمت دستان ما کشیده می شود، مانند جسمی با رسانایی نسبتاً بالا. خون و سایر مایعات بدن ما مملو از نمک و فلز است که ما را به یک هادی عالی تبدیل می کند.

حتی در آغاز قرن گذشته، از این طرح برای انتقال سیگنال در فواصل دور استفاده می شد، زیرا تخلیه ها نیز قسمت نامرئی دارند. مردم شروع به استفاده از آنها برای انتقال امواج رادیویی در فواصل کوتاه برای انتقال کنترل از راه دور کردند، اما چنین برنامه ای برای سلامت مردم بسیار خطرناک بود. سپس آزمایشات متعددی در زمینه پزشکی انجام شد. به اصطلاح دارسونوالیزاسیون هنوز استفاده می شود و خود دستگاه ها چیزی جز یک ژنراتور تسلا در کوچکترین اندازه نیستند. این جریان پوست را قلقلک می دهد، اما به عمق بدن نفوذ نمی کند. اثر مقوی این درمان به سرعت در واقعیت کاربرد پیدا کرد، از آن برای درمان بیماری های پوستی استفاده می شود، رشد مو را تحریک می کند و به شما امکان می دهد اسکارها را خرد کنید و اندازه گره ها را کاهش دهید.

این نوع ژنراتور است که لامپ های تخلیه گاز را مشتعل می کند. سیستم های خلاء با این تیرها از نظر ترک در محفظه ها آزمایش می شوند. رعد و برق قطعا به سمت نقص کشیده می شود.

آیا لامپ های تسلا برای مردم خطرناک هستند؟

ما به صراحت می توانیم بگوییم که یک خطر وجود دارد، بنابراین شما باید دستورالعمل های پیوست را 100٪ دنبال کنید. دست نگیرید و شیشه لامپ را لمس نکنید و همچنین سعی کنید با دست های خیس توپ را لمس کنید. به خصوص ما قویاً ساخت چنین مدارهایی را بدون تجربه مناسب در خانه توصیه نمی کنیم. شما می توانید بسیاری از وسایل برقی را در خانه خود غیرفعال کنید، سیم کشی را بسوزانید. اما اینها بدترین عواقب نیستند. میلیون‌ها ولت ترانسفورماتور تسلا می‌تواند با یک تماس انسان را در صورت اشتباه از بین ببرد. این اثر شبیه برخورد صاعقه است. بنابراین، بسیار مراقب باشید، به ویژه مراقب کودکان باشید. در سنین زیر 12 سال، خرید چنین لامپ هایی به شدت ممنوع است. همچنین این دستگاه ها را فقط از سازندگان معتبر خریداری کنید. کپی‌هایی از شرکت‌های چینی که نامشان فاش نشده است، اغلب به حدی برق می‌خورند که موها و آستین لباس‌ها روی دست‌ها آتش بگیرد و ناخن‌ها نیز آب شوند. اسباب بازی می تواند دردسر بزرگی به همراه داشته باشد، هوشیار باشید.

سیم پیچ تسلا و نمایش خواص باورنکردنی

میدان الکترومغناطیسی سیم پیچ تسلا

فهرست مطالب

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۲ صفحه

بخش تئوری

نیکولا تسلا و اختراعات او………………………………………….. 5 ص.
نمودار نصب کویل تسلا………………………………………………………………………………………………………………….

بخش عملی

نظرسنجی جامعه شناختی در بین دانشجویان FSOSH شماره 5 ... ... 8 ص.
مونتاژ کویل تسلا………………………………………………….۹ صفحه
محاسبه مشخصات اصلی سیم پیچ تسلا تولیدی 9 p.
آزمایشات تجربی با استفاده از سیم پیچ تسلا…………11 ص.
کاربرد مدرن ایده های تسلا…………………………..13 ص.
گزارش تصویری و تصویری تحقیق…………………..۱۴ ص.

نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

مراجع…………………………………………………………..16 ص.

برنامه های کاربردی……………………………………………………………………..۱۸ ص.

مقدمه

من می توانستم کره زمین را تقسیم کنم اما هرگز

من آن را انجام نمی دهم.

هدف اصلی من اشاره به پدیده های جدید بود

و ایده هایی را گسترش دهید که تبدیل خواهد شد

نقطه شروع برای تحقیقات جدید

نیکولا تسلا

« من در نهایت موفق به ایجاد تخلیه هایی شدم که قدرت آنها بسیار بیشتر از قدرت رعد و برق است. آیا با عبارت «نمی‌توانید بالای سرتان بپرید» آشنا هستید؟ این یک توهم است. یک مرد می تواند هر کاری انجام دهد." در سال بین المللی نور و فناوری های نور، فکر می کنم ارزش یادآوری را دارد شخصیت افسانه ای نیکولا تسلا، و معنای برخی از اختراعات او تا به امروز مورد مناقشه است. چیزهای مختلف زیادی در مورد او گفته شده است، اما اکثر مردم، از جمله من، در نظر آنها اتفاق نظر دارند - تسلا برای توسعه علم و فناوری در زمان خود کارهای زیادی انجام داد. بسیاری از اختراعات او زنده شده اند، در حالی که برخی هنوز فراتر از درک ماهیت باقی مانده اند. اما مزیت اصلی تسلا را می توان مطالعه ماهیت الکتریسیته دانست. مخصوصا ولتاژ بالا. تسلا با آزمایش های شگفت انگیزی که در آنها ژنراتورهای ولتاژ بالا را کنترل می کرد که صدها و گاهی میلیون ها ولت را بدون مشکل و ترس تولید می کردند، دوستان و همکاران خود را شگفت زده کرد. در دهه 1900، تسلا توانست جریان را در فواصل وسیع بدون سیم منتقل کند، جریانی معادل 100 میلیون آمپر و ولتاژ 10 هزار ولت دریافت کند. و چنین خصوصیاتی را برای هر زمان لازم حفظ کنید. برای کسانی که در کنار او زندگی می کردند، جهان در حال تغییر بود و به فضایی افسانه ای تبدیل می شد که در آن هیچ چیز نباید شگفت زده شود. نورهای شمالی در سراسر اقیانوس اطلس می درخشید، پروانه های معمولی به کرم شب تاب های درخشان تبدیل می شدند، گوی های آتشین به راحتی از چمدان ها خارج می شدند و برای روشنایی اتاق های نشیمن استفاده می شدند. آزمایشات او همیشه در آستانه شر و خیر تعادل داشته است. سقوط شهاب سنگ تونگوسکا، زلزله در نیویورک، آزمایش یک سلاح هیولایی که قادر است فوراً کل ارتش ها را نابود کند - این چیزی است که علاوه بر پروانه های درخشان، به آزمایش های تسلا نسبت داده می شود. این او بود که برای بسیاری از نویسندگان داستان های علمی تخیلی به عنوان تصویر یک استاد دیوانه خدمت کرد که اختراعاتش کل سیاره را تهدید می کند. در واقع، ما چیزی نمی دانیم که نیکولا تسلا چه نوع شخصیتی بود، چه نوع قهرمانی باید برای زندگی نامه نویسان، خوب یا بد شود.

فیزیک تجربی در توسعه علم اهمیت زیادی دارد. یک بار دیدن بهتر از صد بار شنیدن است. هیچ کس با این واقعیت بحث نخواهد کرد که این آزمایش انگیزه قدرتمندی برای درک ماهیت پدیده ها در طبیعت است. بدون دانستن فیزیک می توانید طبیعت را تحسین کنید. اما درک آن و دیدن آنچه در پس تصاویر بیرونی پدیده ها نهفته است تنها به کمک علم دقیق و آزمایش امکان پذیر است. امروز می‌توانیم با قطعیت بگوییم که فقط یک عمل انجام‌شده ماهیت دقیق دارد، یعنی. تجربه یا آزمایش یا نتایج یک فرآیند طبیعی که سیر آن به انسان بستگی ندارد. فقط نتیجه حاصل از این یا آن عمل تزلزل ناپذیر می ماند. همانطور که قبلاً گفته شد، این تنها شک در فرضیه است. همه این را می دانندهر فرضیه ای بر سه پایه استوار است: نتیجه آزمایش، شرح و نتیجه گیری آن ، که بر کلیشه های شناخته شده تکیه دارد (پیوست 1 ).

آزمایش با برق. اگر به آن فکر کنید، چه چیز دیگری را می توان کشف و آزمایش کرد؟ از این گذشته ، اکنون بدون برق ، بشر مدت طولانی است که قادر به تصور وجود آن نیست. با کمک آن، تمام لوازم خانگی، کل صنعت ما، تجهیزات پزشکی کار می کنند. اما یک چیز این است که خود جریان فقط از طریق سیم به ما می رسد. همه اینها با آنچه نیکولا تسلا بیش از 100 سال پیش می توانست انجام دهد بسیار دور است و فیزیک مدرن هنوز نمی تواند آن را توضیح دهد. فیزیک مدرن به سادگی قادر به دستیابی به چنین شاخص هایی نیست. موتور برق را از راه دور روشن و خاموش می کرد، لامپ های برق در دستانش خود به خود روشن می شدند. دانشمندان مدرن تنها به میله 30 میلیون آمپر (در انفجار یک بمب الکترومغناطیسی)، و 300 میلیون در یک واکنش گرما هسته ای - و حتی پس از آن، برای کسری از ثانیه رسیده اند.

ارتباط در این واقعیت نهفته است که در زمان ما، علاقه مندان و دانشمندان جهان در تلاش هستند تا آزمایشات یک دانشمند برجسته را تکرار کنند و کاربرد آنها را بیابند. من وارد عرفان نمی شوم، سعی کردم طبق «دستورالعمل» تسلا، کاری دیدنی انجام دهم. این یک سیم پیچ تسلا است. با یک بار دیدن او هرگز این منظره باورنکردنی و شگفت انگیز را فراموش نخواهید کرد.

موضوع مطالعه: کویل تسلا.

موضوع مطالعه: میدان الکترومغناطیسی سیم پیچ تسلا، تخلیه با فرکانس بالا در گاز.

هدف مطالعه: یک سیم پیچ تسلا با فرکانس بالا بسازید و آزمایش هایی را بر اساس نصب عملیاتی مونتاژ شده انجام دهید.

موضوع، موضوع و هدف پژوهش منجر به تدوین موارد زیر شدفرضیه ها: در اطراف سیم پیچ تسلا، یک میدان الکترومغناطیسی با شدت بسیار زیاد تشکیل می شود که قادر به انتقال جریان الکتریکی به صورت بی سیم است.

وظایف:

ادبیات موضوع تحقیق را بررسی کنید.

برای آشنایی با تاریخچه اختراع و اصل عملکرد سیم پیچ تسلا.

یافتن قطعات و ساخت سیم پیچ تسلا.

یک نظرسنجی جامعه شناختی در بین دانش آموزان کلاس های 7-11 مدرسه متوسطه شماره 5 فدوروف انجام دهید.

محاسبات ویژگی های سیم پیچ تسلا و آزمایش هایی که عملکرد آن را نشان می دهد انجام دهید.

گزارش تصویری و تصویری از کارهای انجام شده برای آشنایی دانش آموزان پایه های 9-11 تهیه کنید.

روش های پژوهش:

تجربی: مشاهده تخلیه های الکتریکی با فرکانس بالا در یک محیط گازی، تحقیق، آزمایش.

نظری: طراحی سیم پیچ تسلا، تجزیه و تحلیل ادبیات، پردازش آماری نتایج.

مراحل تحقیق:

بخش تئوری مطالعه ادبیات مسئله تحقیق.

بخش عملی ساخت ترانسفورماتور تسلا و نشان دادن خواص باورنکردنی میدان الکترومغناطیسی یک سیم پیچ تسلا

تازگی: این است که مانند بسیاری از مخترعان تجربی، من

او برای اولین بار، پس از مطالعه ادبیات علوم عامه، یک سیم پیچ تسلا را مونتاژ کرد و به عنوان بخشی از سال بین المللی نور و فناوری های نور-2015، یک سری آزمایش انجام داد و بنابراین اهمیت کارهای تسلا را نشان داد.

اهمیت عملی: نتیجه کار ماهیت آموزشی دارد، این باعث افزایش علاقه دانش آموزان به مطالعه عمیق موضوعاتی مانند فیزیک، محققان جوان در فعالیت های تحقیقاتی می شود و احتمالاً برای کسی منطقه آینده را تعیین می کند. فعالیت.

بخش تئوری

من .1. نیکولا تسلا و اختراعاتش

درباره نیکولا تسلا و کارهایش چه می دانیم؟ برای یک فرد عادی، فعالیت های تسلا بی تفاوت و بی علاقه است. در مدارس و موسسات، تسلا تنها زمانی ذکر می شود که در مورد واحد القایی به همین نام صحبت می شود. بنابراین جامعه از این تمرین‌کننده بزرگ به‌خاطر تمام کارهایی که در توسعه مهندسی برق کمک کرد، "تشکر" کرد. تمام فعالیت های او در پرده ای از رمز و راز پوشانده شده است و بسیاری او را به سادگی شارلاتانی از علم می دانند. بیایید سعی کنیم اهمیت "میراث" تسلا را در نظر بگیریم.

نیکولا تسلا - مخترع در رشته مهندسی برق و رادیو، مهندس، فیزیکدان. او در اتریش-مجارستان متولد و بزرگ شد و در سال‌های بعد عمدتاً در فرانسه و ایالات متحده آمریکا کار کرد.

تسلا تا سال 1882 به عنوان مهندس برق برای شرکت دولتی تلگراف در بوداپست کار می کرد. در فوریه 1882، تسلا چگونگی استفاده از این پدیده را که بعدها میدان مغناطیسی دوار نامید، در یک موتور الکتریکی کشف کرد. تسلا در اوقات فراغت خود بر روی ساخت مدلی از موتور الکتریکی ناهمزمان کار کرد و در سال 1883 عملکرد موتور را در تالار شهر استراسبورگ به نمایش گذاشت.

در 6 جولای 1884، تسلا وارد نیویورک شد. او در شرکت توماس ادیسون به عنوان مهندس تعمیر موتورهای الکتریکی و ژنراتورهای DC مشغول به کار شد. ادیسون ایده‌های جدید تسلا را نسبتاً سرد درک کرد و هر چه بیشتر آشکارا مخالفت خود را با هدایت تحقیقات شخصی مخترع ابراز کرد. در بهار سال 1885، ادیسون به تسلا قول 50000 دلار داد اگر بتواند ماشین‌های الکتریکی DC ادیسون را بهبود بخشد. نیکولا به سرعت دست به کار شد و به زودی 24 نسخه از ماشین ادیسون را معرفی کرد، یک جابجایی و تنظیم کننده جدید که عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشید. ادیسون با تایید همه پیشرفت‌ها، در پاسخ به سوالی در مورد پاداش، تسلا را رد کرد. تسلا با توهین، بلافاصله استعفا داد.

در پایان سال 1896، تسلا به انتقال رادیویی در فاصله 48 کیلومتری دست یافت.

در سال 1917، تسلا اصل عملکرد دستگاهی را برای تشخیص رادیویی زیردریایی ها پیشنهاد کرد.

یکی از معروف ترین اختراعات او ترانسفورماتور تسلا (کویل) است.

من .2. نمودار نصب کویل تسلا

ژنراتور رزونانس، سیم پیچ یا ترانسفورماتور تسلا اختراع درخشان مخترع، فیزیکدان و مهندس بزرگ صرب است. ترانسفورماتور از دو سیم پیچ تشکیل شده است که هسته آهنی مشترکی ندارند. باید حداقل ده ها دور سیم ضخیم روی سیم پیچ اولیه وجود داشته باشد. حداقل 1000 چرخش در حال حاضر روی ثانویه پیچیده شده است. لطفاً توجه داشته باشید که سیم پیچ تسلا دارای نسبت تبدیلی است که 10-50 برابر بیشتر از نسبت تعداد چرخش سیم پیچ دوم به سیم پیچ اول است. ولتاژ خروجی چنین ترانسفورماتور می تواند از چند میلیون ولت تجاوز کند. این شرایط است که ظاهر تخلیه های دیدنی را تضمین می کند که طول آن می تواند به طور همزمان به چندین متر برسد. این بسیار مهم است: هم خازن و هم سیم پیچ اولیه باید در تحلیل نهایی یک مدار نوسانی خاص را تشکیل دهند که با سیم پیچ ثانویه وارد حالت تشدید می شود. طرح نصب سیم پیچ تسلا قدرت جریان 5-8 آمپر را در نظر می گیرد. حداکثر مقدار این مقدار که همچنان شانس بقا را باقی می گذارد، 10 A است. بنابراین هنگام کار، ساده ترین اقدامات احتیاطی را برای یک ثانیه فراموش نکنید.

در اینترنت می توانید گزینه های مختلفی برای ساخت منابع فرکانس و ولتاژ بالا پیدا کنید. ما یکی از طرح ها را انتخاب کرده ایم (پیوست 2 )، که شامل ... میشود:

منبع تغذیه (220 - 24 ولت)

مقاومت متغیر

مقاومت

سیم پیچ اولیه (9 دور)

سیم پیچ ثانویه (1000 دور)

ترانزیستور روی هیت سینکMJE 13007)

بخش عملی

II .1 بررسی جامعه شناختی در بین دانش آموزان پایه های 7-11 FSOSH شماره 5

325 نفر در نظرسنجی شرکت کردند. سوالات پرسیده شد:

1 . آیا در مورد اختراعات نیکولا تسلا (کویل تسلا) شنیده اید؟

2. آیا دوست دارید یک سری آزمایش با استفاده از سیم پیچ تسلا ببینید؟

پس از پردازش نتایج، نتیجه به شرح زیر است: 176 دانش آموز در مورد اختراعات تسلا شنیده اند، 156 دانش آموز نه. 97 نفر ویدئوهایی از آزمایش ها را در اینترنت دیده اند، 228 نفر هیچ ایده ای از ظاهر سیم پیچ و کاربرد آن ندارند. همه 325 دانش آموز مایلند نتیجه کار تحقیقاتی و یک سری آزمایش با استفاده از سیم پیچ تسلا را ببینند.

II .2 مونتاژ سیم پیچ تسلا

اجازه دهید به دستگاهی بپردازیم که اکنون به عنوان ترانسفورماتور (کویل) تسلا شناخته می شود. در سرتاسر جهان، "سازندگان تسلا" سالانه تغییرات متعدد آن را بازتولید می کنند.هدف اصلی اکثر این آماتورهای رادیویی تسلا به دست آوردن جلوه های نور و صدا است. ، در آزمایشات با ولتاژ بالا به دست آمد که در خروجی سیم پیچ ولتاژ بالا ترانسفورماتور تسلا (TT) وجود دارد. بسیاری نیز جذب ایده‌های تسلا برای تولید برق بالا شده‌اند، و حتی جذاب‌تر تلاش برای ایجاد یک دستگاه "over unity" (CE) بر اساس CT است. این حوزه علم جایگزین است.

من خودم نصب را بر اساس طرح مونتاژ کردم (پیوست 2، شکل 1، 2، 3، 4، 5 ). یک سیم پیچ بر روی یک قاب از یک لوله پلاستیکی (لوله کشی) به قطر 5 سانتی متر. سیم پیچ اولیه فقط شامل 9 پیچ است، یک سیم با قطر 1.5 میلی متر، یک سیم مسی تک هسته ای در عایق لاستیکی استفاده شد. سیم پیچ ثانویه شامل 1000 دور سیم 0.1 میلی متری است. سیم پیچ ثانویه به طور مرتب پیچیده شده است، به نوبه خود بچرخید. این دستگاه ولتاژ بالا در فرکانس بالا تولید می کند. سیم پیچ تسلا یک مولد جریان فرکانس بالا با ولتاژ بالا است. این دستگاه می تواند برای انتقال بی سیم جریان الکتریکی در فواصل طولانی استفاده شود. در طول مطالعه، من تأثیر سیم پیچ تسلا را که ساخته ام نشان خواهم داد.(پیوست 3، شکل 6).

II.3 محاسبه مشخصات اصلی سیم پیچ تسلا تولیدی

EMF: 24 V . دو باتری از یک پیچ گوشتی، هر کدام 12 ولت.

مقاومت: آر \u003d 50075 اهم. آر= آر 1 + آر 2 (اتصال سری) مقاومت داخلی منبع، سیم ها، سیم پیچ ها ضروری تلقی می شود، غفلت. 1) مقاومت متغیر (Rheostat) 50 KΩ. 2) مقاومت 75 اهم.

قدرت فعلی: 0.5 میلی آمپر از قانون اهم برای یک مدار کامل محاسبه می شودمن = EMF/ آر + r

و با آمپرمتر چک کرد.

فرکانس نوسان: 200 مگاهرتز . محاسبات با استفاده ازCircutlab.

ولتاژ ورودی: 24 V.

ولتاژ خروجی : ~2666.7 V.

نسبت تبدیل - این مقدار برابر با نسبت ولتاژ در سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور است.

ک = U 1 / U 2 = ن 1 / ن 2 , جایی که

ن 1 - تعداد دور سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور

N2 - تعداد دور سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور

U1 - ولتاژ روی سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور

U2 - ولتاژ روی سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور

به شرطک< 1, U2 >U1، N2> N1 - ترانسفورماتور افزایش دهنده

به شرطK> 1، U1> U2، N1> N2 - یک ترانسفورماتور کاهنده

ک = U 1 / U 2 =24/2667=0,009 < 1 ترانسفورماتور افزایش دهنده

ک = ن 1 / ن 2 = 9/1000=0,009 < 1 ترانسفورماتور افزایش دهنده

بیایید وابستگی ولتاژ خروجی را به تعداد دور سیم پیچ ثانویه رسم کنیم (ضمیمه 4 ) . نمودار نشان می دهد که هرچه تعداد دورهای سیم پیچ ثانویه بیشتر باشد، ولتاژ خروجی سیم پیچ بیشتر می شود.

نتیجه: تخلیه سیم پیچ برای بدن انسان در هنگام قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت خطرناک نیست، زیرا قدرت فعلی ناچیز است و فرکانس و ولتاژ بسیار زیاد است.

II.4 آزمایش های تجربی با استفاده از سیم پیچ تسلا

با سیم پیچ تمام شده تسلا، می توانید تعدادی آزمایش جالب را با رعایت قوانین ایمنی انجام دهید.. برای انجام آزمایشات، باید سیم کشی بسیار قابل اعتمادی داشته باشید، در غیر این صورت نمی توان از مشکل جلوگیری کرد. حتی می توانید سیم پیچ خروجی ولتاژ بالا را با یک تکه فلز لمس کنید. چرا هنگام لمس منبع ولتاژ 250000 ولت در فرکانس بالای 500 کیلوهرتز هیچ اتفاقی برای آزمایشگر نمی افتد؟ پاسخ ساده است. نیکولا تسلا و این راز "وحشتناک" کشف شد – جریان های فرکانس بالا در ولتاژ بالا ایمن هستند.

سیم پیچ تسلا در حین کار، جلوه های زیبایی در ارتباط با تشکیل انواع مختلف تخلیه گاز ایجاد می کند. بسیاری از مردم کویل های تسلا را جمع آوری می کنند تا به این پدیده های چشمگیر و زیبا نگاه کنند. به طور کلی، سیم پیچ تسلا چندین نوع تخلیه تولید می کند:

جرقه ترشح جرقه است همچنین نوع خاصی از تخلیه جرقه وجود دارد - تخلیه جرقه کشویی.

استریمرها - کانال های نازک و نازک درخشان که حاوی اتم های گاز یونیزه شده و الکترون های آزاد از آنها جدا می شوند. از ترمینال سیم پیچ مستقیماً بدون رفتن به زمین به هوا جریان می یابد. استریمر در واقع یونیزاسیون قابل مشاهده هوا (درخشش یون ها) است که توسط میدان HV ترانسفورماتور ایجاد می شود.

ترشحات کرونا - درخشش یون های هوا در یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا. درخشش آبی زیبا در اطراف قسمت های BB سازه با انحنای سطحی قوی ایجاد می کند.

تخلیه قوس - در بسیاری از موارد تشکیل شده است. به عنوان مثال، با قدرت کافی ترانسفورماتور، اگر یک جسم متصل به زمین به پایانه آن نزدیک شود، ممکن است قوس بین آن و ترمینال مشتعل شود.

جالب است بدانید که برخی از مواد شیمیایی یونی اعمال شده در پایانه تخلیه قادر به تغییر رنگ تخلیه هستند. به عنوان مثال، یون های سدیم رنگ جرقه معمول را به نارنجی، بور به سبز، منگنز به آبی، لیتیوم به زرشکی تغییر می دهند.

عملکرد یک ترانسفورماتور رزونانس با یک تروق الکتریکی مشخص همراه است. این ظاهر با تبدیل استریمرها به کانال های جرقه همراه است که با افزایش شدید قدرت جریان و انرژی آزاد شده در آنها همراه است.

با کمک سیم پیچ تسلا تولید شده، آزمایش های زیبا و دیدنی زیادی را به نمایش می گذارم. نمایش با استفاده از ترانسفورماتور.بیایید به رتبه ها نگاه کنیم.

نسخه ی نمایشی شماره 1 . نمایش تخلیه گاز. استریمر، جرقه، تخلیه قوس.

تجهیزات : کویل (ترانسفورماتور) تسلا، پیچ گوشتی.

هنگامی که سیم پیچ روشن می شود، تخلیه از ترمینال شروع به خارج شدن می کند که طول آن است6-7 میلی متر. ( پیوست 5، شکل 7، 8 ).

نسخه ی نمایشی شماره 2. نمایش ترشحات درخشان. درخشش لوله های طیفی پر از گازهای بی اثر: هلیوم، هیدروژن، نئون.

تجهیزات : سیم پیچ (ترانسفورماتور) تسلا، مجموعه ای از لوله های طیفی.

هنگام آوردن این لامپ ها به سیم پیچ تسلا، مشاهده خواهیم کرد که گاز پر شده از لوله ها چگونه می درخشد.پیوست 6، شکل 9، 10،11 ).

نسخه ی نمایشی شماره 3. نمایش تخلیه در یک لامپ فلورسنت و یک لامپ فلورسنت (LDS).

تجهیزات : کویل (ترانسفورماتور) تسلا، لامپ فلورسنت، لامپ فلورسنت.

یک تخلیه در یک لامپ فلورسنت مشاهده می شود (پیوست 7، شکل 12، 13 ).

نسخه ی نمایشی شماره 4. با خطوط آزمایش کنید.

تجهیزات : سیم پیچ (ترانسفورماتور) تسلا، خط کش فلزی، خط کش چوبی.

هنگامی که یک خط کش فلزی به داخل تخلیه وارد می شود، جریان ساز به آن برخورد می کند، در حالی که خط کش سرد می ماند. هنگامی که یک خط کش چوبی به داخل تخلیه وارد می شود، استریمر به سرعت سطح آن را می پوشاند و پس از چند ثانیه خط کش روشن می شود.( پیوست 8، شکل 14، 15، 16 ).

نسخه ی نمایشی شماره 5. آزمایش کاغذ.

تجهیزات : سیم پیچ (ترانسفورماتور) تسلا، کاغذ.

هنگامی که کاغذ وارد تخلیه می شود، استریمر به سرعت سطح آن را می پوشاند و پس از چند ثانیه کاغذ چشمک می زند.پیوست 9، شکل 17 ).

نسخه ی نمایشی شماره 6. آزمایش را هم بزنید.

تجهیزات

هسته ها را شاخه می کنیم، آنها را از قبل به ترمینال لحیم می کنیم (پیوست 10، شکل 18 ).

نسخه ی نمایشی شماره 7. درخت پلاسما

تجهیزات : سیم پیچ (ترانسفورماتور) تسلا، سیم رشته نازک.

سیم ها را در سیمی که از قبل از عایق جدا شده است منشعب می کنیم و آن را به ترمینال می بندیم (پیوست 11، شکل 19،20، 21، 22 ).

تظاهرات شماره 8. موتور یونی.

تجهیزات : سیم پیچ (ترانسفورماتور) تسلا، صفحه-کراس.

سوزن را به ترمینال ترانسفورماتور می بندیم، صفحه متقاطع را از بالا در مرکز نصب می کنیم. پس از روشن شدن سیم پیچ، استریمرها از 4 انتهای صلیب شروع به بیرون آمدن می کنند و تحت عمل آنها صفحه شروع به چرخش می کند.پیوست 12، شکل 23).

II.5 کاربرد مدرن ایده های تسلا

جریان متناوب اصلی ترین راه برای انتقال برق در فواصل طولانی است.

ژنراتورهای الکتریکی عناصر اصلی در تولید برق در نیروگاه های برق آبی، نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی و غیره هستند.

موتورهای الکتریکی که برای اولین بار توسط نیکولا تسلا ساخته شد، در تمام ماشین‌های مدرن، قطارهای الکتریکی، ماشین‌های برقی، تراموا، ترولی‌بوس استفاده می‌شوند.

شارژرهای بی سیم شروع به استفاده برای شارژ تلفن یا.

جریان متناوب، که توسط تسلا پیشگام شد، راه اصلی برای انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی است.

محصولات ضد سرقت مدرن اصلی برای اتومبیل ها بر اساس همه سیم پیچ ها کار می کنند.

استفاده از سرگرمی و نمایش

این ترانسفورماتور توسط تسلا برای تولید و انتشار نوسانات الکتریکی با هدف کنترل دستگاه ها در فاصله بدون سیم، انتقال داده های بی سیم و انتقال برق بی سیم استفاده شد.

در فیلم ها، قسمت ها بر اساس نمایش ترانسفورماتور تسلا، در بازی های رایانه ای است.

برای احتراق لامپ های تخلیه گاز و برای یافتن نشتی در سیستم های خلاء استفاده می شود.

امروزه کاربرد اصلی آن شناختی و زیبایی شناختی است. این عمدتاً به دلیل مشکلات قابل توجهی است که لازم است برق ولتاژ بالا را به صورت کنترل شده قطع کنید یا حتی بیشتر از آن به فاصله ای از ترانسفورماتور منتقل کنید، زیرا در این حالت دستگاه به ناچار از رزونانس خارج می شود و ضریب کیفیت مدار ثانویه نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

نتیجه: این اشتباه است که فرض کنیم سیم پیچ تسلا کاربرد عملی گسترده ای ندارد. نمونه هایی که در بالا ذکر کردم به وضوح گواه این موضوع است. با این حال، امروزه کاربرد اصلی آن شناختی و زیبایی شناختی است (پیوست 13، شکل 24 ).

II .6. گزارش تصویری و تصویری از مطالعه

در اپلیکیشن گزارش تصویری، گزارش تصویری ضمیمه کار در رسانه الکترونیکی است. جزوه-یادداشت «کاربرد مدرن ایده های تسلا»(پیوست 14).

نتیجه

یکی از درخشان ترین، جالب ترین و خارق العاده ترین شخصیت ها در بین فیزیکدانان استنیکولا تسلا . به دلایلی، او در صفحات کتاب های درسی فیزیک مدرسه چندان مورد توجه قرار نمی گیرد، اگرچه بدون آثار، اکتشافات و اختراعات او تصور وجود چیزهای به ظاهر معمولی مانند، برای مثال، وجود جریان الکتریکی در ما دشوار است. پریز برق. نیکولا تسلا مانند لومونوسوف از زمان خود جلوتر بود و در طول زندگی خود به رسمیت شناخته نشد، با این حال، حتی امروز نیز از آثار او قدردانی نمی شود.

تسلا موفق شد خواص ترانسفورماتور و پدیده تشدید را در یک دستگاه ترکیب کند. اینگونه بود که ترانسفورماتور رزونانس معروف ایجاد شد که نقش بسیار زیادی در توسعه بسیاری از شاخه های مهندسی برق، مهندسی رادیو ایفا کرد و به طور گسترده با نام "" شناخته می شود.ترانسفورماتور تسلا ".

ترانسفورماتور تسلا (کویل) دستگاهی شگفت‌انگیز است که به شما امکان می‌دهد شار شدید گسیل میدانی را به روشی بسیار مقرون به صرفه دریافت کنید. با این حال، خواص منحصر به فرد و کاربردهای مفید آن هنوز تمام نشده است.

بدون شک نیکولا تسلا از نظر چشم انداز استفاده از ایده های غیر متعارف خود در عمل چهره جالبی است. نابغه صربستانی توانست ردی قابل توجه در تاریخ علم و فناوری از خود به جای بگذارد.

پیشرفت های مهندسی او در زمینه برق، مهندسی برق، سایبرنتیک، بیوفیزیک و پزشکی کاربرد پیدا کرده است. فعالیت مخترع در داستان های عرفانی پوشانده شده است که از میان آنها باید مواردی را انتخاب کرد که حاوی اطلاعات واقعی، حقایق تاریخی واقعی، دستاوردهای علمی و نتایج خاص باشد.

مسائلی که نیکولا تسلا با آنها سر و کار داشت، امروزه نیز مرتبط هستند. در نظر گرفتن آنها به مهندسان خلاق و دانشجویان تخصص های فیزیکی اجازه می دهد تا نگاه گسترده تری به مشکلات علم مدرن بیندازند، الگوها را کنار بگذارند، یاد بگیرند حقیقت را از داستان تشخیص دهند، مطالب را تعمیم داده و ساختار دهند. بنابراین، دیدگاه های N. Tesla را می توان در حال حاضر نه تنها برای تحقیق در زمینه تاریخ علم و فناوری، بلکه به عنوان یک ابزار نسبتاً مؤثر برای کار جستجو، اختراع فرآیندهای فناوری جدید و استفاده از جدیدترین ها مرتبط دانست. فن آوری ها

در نتیجه تحقیقات من، این فرضیه تایید شد:در اطراف سیم پیچ تسلا، یک میدان الکترومغناطیسی با شدت بسیار زیاد تشکیل می شود که قادر به انتقال جریان الکتریکی به صورت بی سیم است:

لامپ های پر شده با یک گاز بی اثر در نزدیکی سیم پیچ، بنابراین، در واقع یک میدان الکترومغناطیسی با فشار بالا در اطراف نصب وجود دارد.

لامپ ها به خودی خود در دستان من در یک فاصله مشخص روشن می شوند، به این معنی که جریان الکتریکی بدون سیم قابل انتقال است.

لازم به ذکر است یک نکته مهم دیگر: تأثیر این نصب بر روی شخص: همانطور که در حین کار متوجه شدید من شوکه نشدم: جریان های فرکانس بالا که از سطح بدن انسان می گذرد به آن آسیب نمی رساند. برعکس، آنها دارای اثر مقوی و شفابخش هستند، این حتی در پزشکی مدرن (از ادبیات علمی رایج) استفاده می شود. البته لازم به ذکر است که تخلیه های الکتریکی که مشاهده کرده اید دمای بالایی دارند، بنابراین گرفتن رعد و برق با دست به مدت طولانی توصیه نمی شود!

نیکولا تسلا پایه های تمدن جدید هزاره سوم را بنا نهاد و نقش او نیاز به ارزیابی مجدد دارد. فقط آینده توضیح واقعی برای پدیده تسلا خواهد داد.