Что такое катушка Теслы
Создатель прибора, физик-изобретатель Никола Тесла славился своей любовью к грандиозным демонстрациям научных открытий. Однако этот прибор он создал не для того, чтобы поразить современников. Его цель была более амбициозной. Тесла грезил о вечном двигателе.
Чтобы понять задумку ученого, разберемся с устройством прибора и принципом его работы.
В чем уникальность катушки Тесла?
Основное отличие этого изобретения состоит в том, что у его изобретателя получалось при частоте в несколько сот килогерц получить напряжение, превышающее 15 млн вольт. Это устройство смотрится невероятно странно, пугающе, но и в той же мере красиво: отсутствие железного сердечника, толстый наружный слой первичной обмотки и толстый внутренний слой вторичной обмотки. Но есть и недостатки. Например, изготовить большой виток, обеспечивая отличный тепловой контакт с сердечником трансформатора, довольно непросто.
Многие пытаются повторить многочисленные уникальнейшие эксперименты великого гения. Однако для этого им придется решить важнейшую задачу – как сделать катушку Теслы в домашних условиях. Но как это сделать? Попробуем подробно описать так, чтобы у вас это получилось с первого раза.
Влияние на организм человека
Являясь источником высокого напряжения, трансформатор Теслы может быть смертельно опасен. Особенно это касается сверхмощных установок на лампах или полевых транзисторах.
В любом случае, даже для маломощных трансформаторов Теслы характерен выброс высоковольтной высокочастотной энергии, способной вызвать локальные повреждения кожного покрова в виде плохо заживающих ожогов. Для трансформаторов Теслы средней мощности (50—150 ватт), такие ожоги могут привести к повреждению нервных окончаний и значительное повреждение подкожных слоев включая повреждение мышц и связок.
Трансформаторы Теслы с искровым возбуждением менее опасны с точки зрения ожогов, однако, высоковольтные разряды следующие с паузами, наносят больший вред нервной системе и способны вызвать остановку сердца (у людей с проблемами сердца). В любом случае, вред, который могут нанести высокочастотные мощные генераторы, к которым относятся трансформаторы Теслы, сугубо индивидуален, и зависит от особенностей организма и психического состояния конкретного человека.
Замечен факт, что женщины наиболее остро реагируют на излучения мощных радиочастотных устройств, соответственно, и реакция у женщин острее, чем у мужчин. К трансформатору Теслы, как и к любому электроприбору, нельзя допускать детей без присмотра взрослых.
Однако существует и другое мнение, касающееся некоторых видов трансформаторов Теслы. Так как высокочастотное высокое напряжение имеет скин-эффект, то несмотря на потенциал в миллионы вольт, разряд в тело человека не может вызвать остановку сердца или другие серьёзные повреждения организма, несовместимые с жизнью.
В противоположность этому другие высоковольтные генераторы, например, высоковольтный умножитель телевизора и иные бытовые высоковольтные генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение (порядка 25 кВ), могут являться смертельно опасными. Всё это потому, что в вышеуказанных преобразователях используется частота в 50 герц (в умножителе классического телевизора частота около 15 кГц, в мониторах ещё выше), следовательно, скин-эффект отсутствует, или исчезающе слаб, и ток потечёт через внутренние органы человека (опасным для жизни считается ток в десятки мА).
Несколько другая картина со статическим электричеством, которое может очень чувствительно ударить током при разряде (при прикосновении к металлу), но при этом не смертельно, так как статический заряд сравнительно небольшой. Ещё одна опасность, которая подстерегает при использовании трансформатора Теслы, — это избыток озона в крови, который может повлечь за собой головные боли, так как при работе устройства производятся большие порции этого газа.
Понятие эфира и идеи Теслы
Теперь мы знаем, из чего состоит катушка Тесла. Но какова история этого изобретения? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит разобраться с тем, что же такое эфир.
В настоящий момент теория эфира не используется в современной физике, так как после появления теории относительности необходимость в понятии «эфир» просто отпала.
Тем не менее, появляются новые взгляды на концепцию эфира, и полностью списывать ее со счетов не стоит. Многие ученые до сих пор ведут споры о том, существует эфир, или нет, а в физике даже появился новый раздел, изучающий этот вопрос (эфиродинамика).
Никола Тесла своими опытами доказывал существование эфира. У ученого была идея использовать эфир как источник энергии. Так, Тесла хотел отказаться от проводной передачи энергии и передавать электричество по всему миру без проводов посредством эфира. Для этого предполагалось на полюсах Земли установить две гигантские катушки.
К сожалению, выбранное Теслой направление не разрабатывалось на более глубоком уровне. Вдобавок его считали странным ученым, который так и не захотел выйти на путь поиска экономических выгод своих исследований. Кроме этого наступала другая эра – время вакуумных изобретений.
Многие архивы Теслы были утеряны при загадочных обстоятельствах. Даже если Тесла и узнал, как получить практически неиссякаемый источник энергии, то сейчас эта информация недоступна. Редкий гений Теслы опередил свое время, а мир оказался просто не готов к его идеям.
Современный взгляд и новые разработки
Несмотря на повсеместную заинтересованность созданием генератора свободной энергии, вытеснить с рынка классический способ получения электроэнергии они еще не могут. Разработчикам прошлого, выдвигавшим смелые теории по поводу значительного удешевления электроэнергии, не хватало технического совершенства оборудования или параметры элементов не могли обеспечить надлежащего эффекта. А благодаря научно-техническому прогрессу человечество получает все новые и новые изобретения, которые делают уже осязаемым воплощение генератора свободной энергии. Следует отметить, что сегодня уже получены и активно эксплуатируются генераторы свободной энергии, работающие на силе солнце и ветра.
Но, в то же время, в интернете вы можете встретить предложения о приобретении таких устройств, хотя в большинстве своем это пустышки, созданные с целью обмануть неосведомленного человека. А небольшой процент реально работающих генераторов свободной энергии, будь то на резонансных трансформаторах, катушках или постоянных магнитах, может справляться лишь с питанием маломощных потребителей, обеспечить электроэнергией, к примеру, частный дом или освещение во дворе они не могут. Генераторы свободной энергии – перспективное направление, но их практическая реализация все еще не воплощена в жизнь.
Область применения
Неверно считать, что трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В таблице ниже представлены эффекты, возникающие во время работы трансформатора тесла.
В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура.
Новое в трансформаторах тесла
В настоящее время остаются актуальными вопросы, которыми занимался ученый Тесла. Рассмотрение этих проблемных вопросов дает возможность студентам и инженерам институтов взглянуть на проблемы науки более широко, структурировать и обобщать материал, отказаться от шаблонных мыслей. Взгляды Тесла актуальны сегодня не только в технике и науке, но и для работ в новых изобретениях, применения новых технологий на производстве. Наше будущее даст объяснение явлениям и эффектам, открытым Теслой. Он заложил для третьего тысячелетия основы новейшей цивилизации.
Схема трансформатора тесла выглядит невероятно просто и состоит из:
- первичной катушки, выполненной из провода сечением не менее 6 мм², около 5-7 витков;
- вторичной катушки, намотанной на диэлектрик, это провод диаметром до 0,3 мм, 700-1000 витков;
- разрядника;
- конденсатора;
- излучателя искрового свечения.
Главное отличие трансформатора Теслы от всех остальных приборов — в нем не применяются ферросплавы в качестве сердечника, а мощность прибора, независимо от мощности источника питания, ограничена только электрической прочностью воздуха. Суть и принцип действия прибора в создании колебательного контура, который может реализовываться несколькими методами:
- Генератор колебаний частоты, построенный на основе разрядника, искрового промежутка.
- Генератор колебания на лампах.
- На транзисторах.
Для чего используются катушки Тесла?
Катушки Тесла обычно генерируют высокое напряжение, используемое для питания оборудования без соединительных проводов. Итак, если вы спрашиваете, для чего используются катушки Тесла? Они пригодятся в следующих областях:
- Радио
- Телевидение
- Сварка алюминия
- Катушки Тесла используются для зажигания свечей зажигания в автомобилях.
- Они полезны для создания разрядов искусственного освещения.
- Используется для питания течеискателей вакуумной системы.
- Музыкальные катушки Тесла полезны в индустрии развлечений и образования.
Из чего состоит катушка Тесла
Прежде чем собирать катушку Тесла, рассмотрим ее составляющие и форму.
Тороидальные фигуры: что это?
Катушка Тесла выполняется в форме Тора (тороидальной фигуры, тороида).
Тороидальные фигуры в первую очередь понятие из геометрии. Тор — поверхность, полученная путем вращения образующей окружности вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности.
Лучше один раз взглянуть, чем пытаться себе представить. На рисунке ниже — тороидальные поверхности.
Тороид является важной составляющей катушки Тесла и изготавливается, как правило, из алюминиевой гофры. В составе этого устройства он выполняет следующие функции:
- уменьшает резонансную частоту;
- аккумулирует энергию перед образованием стримера;
- создает электростатическое поле, отталкивающее стример от вторичной обмотки трансформатора.
Кстати, о том, что такое стример, можно прочитать в нашей отдельной статье, посвященной молниям.
Нельзя не обратить внимание на забавную игру слов. В скандинавской мифологии Тор — бог грома и молний. Составляющая катушки Тесла, благодаря которой образуется разряд (молния) — Тор, или тороид.
Вторичка
Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 – 5:1. Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке помещалось 800-1200 витков. ВНИМАНИЕ не стоит мотать слишком много витков на вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно распологать как можно плотнее друг к другу.
Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно покрывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуретановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, наносят минимум 3-5 тонких слоев лака.
Мотают вторичку на воздуховодных (белых) или, что хуже, канализационных (серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.
Первичная обмотка и защитное кольцо
Первичная обмотка (или первичка) катушки Тесла должна иметь низкое сопротивление, так как по ней будет проходить большой ток. Обычно ее изготавливают из проводов сечением более, чем 6 миллиметров. Также в качестве первичной обмотки часто используют медную трубу для кондиционеров.
Форма первичной обмотки — цилиндрическая, плоская или коническая.
Защитное кольцо — незамкнутый плоский виток заземленного медного провода. Кольцо устанавливается для того, чтобы стример из тороида, попав в первичную обмотку, не вывел из строя электронику.
Заземление
Очень важная деталь теслы. Очень часто задают вопрос – куда же бьют стримеры? Отвечаем на этот вопрос — стримеры бьют в землю! И таким образом они замыкают ток, показанный на картинке синим цветом.
Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда деваться и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извергаться в воздух. Меня спрашивали – обязательно ли заземлять теслу? Итак, ответ: заземление для теслы – обязательно.
Теоретически, для теслы можно вместо заземления использовать так называемый противовес – искусственное заземление в виде большего проводящего предмета. Практических конструкций с противовесами очень мало.
Внимание! Изготовление тесел с противовесами представляет намного большую опасность, чем тесел с простым заземлением, потому как вся конструкция находится под высоким относительно земли потенциалом. А относительно большая емкость между противовесом и окружающими предметами способна негативно на них повлиять.
Как изготовить катушку самостоятельно
Для домашней реализации КТ может применяться любой вариант элементов, необходимо помнить об основном принципе ее работы:
- надо сделать первичную и вторичную обмотку;
- к первичной обмотке подается переменное напряжение;
- возникает магнитное поле, которое будет передавать электрическую энергию на вторичную обмотку;
- вторичная обмотка создает колебательный контур, в задачу которого входит накапливание энергии, которая будет храниться контуром некоторое время.
Рекомендации специалистов для реализации резонансного трансформатора средней мощности собственными руками:
Для намотки вторичной обмотки понадобится:
- двухдюймовая труба;
- провод длиной 100 метров, с эмалированным покрытием;
- фитинг из ПВХ-материала двухдюймовый;
- болты и гайки, шайбы в ассортименте;
- медная трубка длиной в 3 метра.
Чтобы изготовить конденсатор самостоятельно, нужны следующие детали:
- стеклянные бутылки, несколько штук;
- каменная соль;
- фольга;
- специальное масло.
Порядок выполнения работ следующий:
- Наматываем вторичную обмотку, для этого один конец заготовленного провода крепим в верхней части двухдюймовой трубы, начинаем намотку, не допускаем пересечения провода. Намотка вторичной обмотки проводится плотно. Для фиксации катушки применяем малярный скотч, который мотается через 20 витков.
- Полученную обмотку плотно фиксируем скотчем и покрываем эмаль краской.
- Для облегчения намотки можно сделать простое приспособление, проволоку направлять через деревянный брусок.
- Изготавливаем первичную обмотку. Для ее намотки делаем приспособление из металлического фланца, установленного в центр доски и закрепленного болтами с гайками. Медную трубу превращаем в спираль, разрезая ее таким образом, чтобы при ее растяжении образовался конус.
- Делаем разрядник, для этого понадобится два болта и деревянная коробка.
- Изготавливаем конденсаторы, для этого в подготовленную бутылку наливаем соленую воду, верх ее обматываем фольгой, через нее пропускаем в бутылку металлическую проволоку.
- Соединяем провода, как указано на схеме ниже, обязательно выполняем заземление.
На первичной обмотке получается по схеме 7 витков, на вm