Принцип работы катушки Тесла, как работает катушка индуктивности

Никола Тесла великий сербский ученый, среди изобретений которого важнейшим можно считать переменный ток. Именно концепция переменного тока в итоге позволила развить энергетическую отрасль промышленности и электризовать большую часть Земли. Но ученый мечтал совсем не о этом. Одной из основных идей гения была передача энергии на расстояние без проводниковых линий. Катушка Тесла – основа данной концепции. Попробуем в подробностях разобрать что такое катушка Тесла и принцип работы катушки Тесла.

• Что это такое?
• Принцип работы классической катушки Тесла
• Принцип работы транзисторной катушки Тесла
• Историческая загадка катушки
• Противостояние Тесла и Эйнштейна
• Современное использование катушки Тесла

Что это такое?

Катушка представляет собой трансформатор. Целью устройства является повышение параметров тока до огромных высот (вплоть до миллионов вольт).

Основная цель: повысить до максимума частоту переменного тока. В идеале, в точке приема энергии должна находится такая же обратная катушка, которая вступит в резонанс с устройством, что позволит передать энергию на расстояние.

Разберем подробности того, как работает катушка Тесла. Для начала колебания: не сразу ясно, что колеблется в катушке. Постоянный ток, который использовал в своих изобретениях Эдисон дорог в производстве. Такая энергия имеет один, ярко выраженный вектор движения. Переменный ток постоянно меняет параметры электричества: напряжения и силы тока. Это и называется колебаниями электрического тока.

Интересно, что совпадают основные законы колебания электрического тока и механического маятника. В частности, для электричества так же существует эффект резонанса. При совпадении частот двух электрополей амплитуда колебаний становится больше. По задумке Тесло после вступления катушек в резонанс в приемнике должен был появиться электрический ток.

В реальности приемник так и не был изобретен. Катушка Теса используется в качестве пособия, на ней можно увидеть стрим: проще говоря электрическую дугу, проскользнувший разряд, искусственную молнию и для изучения беспроводной передачи электричества.

Принцип работы классической катушки Тесла

Классическое устройство катушки Тесла состоит из следующих элементов:

• Первичная обмотка, которая состоит из большого количества витков, порядка 800-1200 шт, провода малого диаметра.
• Вторичная обмотка. Это провод сравнительно большого диаметра. Катушка включает в себя меньшее количество витков.
• Конденсатор. Это накопитель заряда, который требуется для запуска первичной работы катушки.
• Разрядник. Два металлических шарика, которые находятся на небольшом расстоянии друг от друга.
• Сфера для распространения магнитного поля.

Первичная обмотка находится внутри вторичной. Разделителем служит обычная ПВХ труба. Разберем поэтапную работу катушки:

1. При подключении к сети в конденсаторе накапливается заряд.
2. Накопление заряда вызывает рост разности потенциалов между шариками разрядника. В итоге, как только напряжение достигает определенного значения, происходит стрим, то есть появляется электрическая дуга, которая соединяет между собой две части сети. Стрим в конструкции играет роль ключа-соединителя, который открывается при условии подходящих параметров напряжения.
3. Ток начинает течь первичной обмотке, создавая переменное магнитное поля. В свою очередь это переменное магнитное поле создает электричество во вторичной обмотке: явление индукции в действии.
4. В свою очередь ток вторичной обмотки создает магнитное поле, создающее индукционный ток в сфере. Ток в сфере вновь вызывает переменное магнитное поле, которое расходится в пространстве.
5. Если поднести к такой катушке электролампу, то она будет светится без всяческих проводов и источников электроэнергии. Собственно, источником в данном случае служит катушка.

Вот такая схема работы катушки Тесла.

Принцип работы транзисторной катушки Тесла

В транзисторной катушке нет конденсатора и разрядника. Их заменяют два резистора и транзистор. Процесс работы такой катушки выглядит следующим образом:

1. В нулевой момент происходит подключение к источнику. В результате происходит прохождение тока через резисторы.
2. Электрический ток открывает транзистор, попадая на первичную обмотку. В результате первичная обмотка генерирует переменное магнитное поле.
3. Магнитное поле вызывает индукционный ток во вторичной обмотке. Ток из вторичной обмотки движется навстречу току из источника. В итоге сопротивление второго резистора достигает больших высот, что разрывает транзистор.
4. Из-за разрыва связи ток из вторичной обмотки перестает поступать во второй резистор.
5. Цикл повторяется.

Вот простой и понятный принцип работы катушки Тесла.

Историческая загадка катушки

Если рассматривать катушку Тесло с исторической точки зрения, становится не ясно, почему ученый не развил идею до конца. Ведь это готовый способ передачи энергии на расстоянии без проводов, что существенно уменьшает потери на монтаж сетей, расходники, столбы и изоляцию.

При этом можно было бы забыть о перерывах с электроснабжением, энергию легко и просто получилось бы доставить в любую точку планеты. Как показывает историческая реальность, ученого интересовало совсем другое применение собственного изобретения. Ученый пытался доказать существование эфира, некой субстанции, которая пронизывает все мироздание.

Согласно теории Тесло эта среда упруга, что делает возможным распространение электромагнитных волн. Одной из утопичных идей ученого была выработка энергии из эфира напрямую. Тесла предлагал установить две катушки на полюсах, что в теории должно было создать огромное магнитное поле по всей Земле.

Так электричество могло бы попасть в любую точку планеты. Катушку ученый придумать успел, а вот создавать приемники для них не стал, занимаясь разработкой получения энергии из эфира.

Противостояние Тесла и Эйнштейна

Долгое время теория эфира имела превалирующее значение в физике. Однако ни разу ни один ученый не смог придумать математическую модель, описывающую поведение этой среды. Тесло умер слишком рано и не успел доказать или опровергнуть свою теорию, задумка с индукционной катушкой так же не была доведена до конца.

После на научном горизонте зажегся огонь другого гения. Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию за изучение преломления световых лучей, а не за теорию относительности. Но именно вторая отлично описывала все, уже имеющиеся теории. Математическая модель, предложенная гением объясняла сам принцип распространения электромагнитных волн, тогда как философские рассуждения об эфире не имели широкого научного подтверждения.

Так идея гения физики канула в небытие, а принцип работы индуктивной катушки до сих пор не изучен до конца.

Современное использование катушки Тесла

Наиболее широкое распространение получила демонстрационная версия, которая позволяет увидеть электрическую дугу красивого фиолетового цвета и зажечь лампу без проводов. Однако принцип катушки Тесла все же иногда используется:

• В системах зажигания двигателя внутреннего сгорания. Там используется тот же принцип трансформации энергии в электрическую дугу. Вот только зажигание работает на низких частотах, тогда как катушка Тесло на высоких.
• Для обнаружения пробоин в вакуумных системах.
• Для подачи энергии в люминесцентные и неоновые лампы. Хотя последнее чаще используется как трюк.

Как видно, изобретение до сих пор не разработано до конца. Патент все еще дожидается инвестора. Но вполне вероятно, что инвестора не будет никогда.

 

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 12 чел.
Средний рейтинг: 3.6 из 5.

Уровни 601-700 Угадай слово по подсказке ответы

На этой странице мы публикуем ответы на уровень с 601 по 700 в игре Угадай слово по подсказке. Если вы застряли и не можете решить какую-либо головоломку в данном диапазоне заданий, то просто загляните сюда за подсказками.

601. ветер, прогноз, климат, дождь
Ответ: ПОГОДА

602. море, жара, солнце, тепло
Ответ: ЮГ

603. кафедра, диплом, сессия, зачёт
Ответ: ИНСТИТУТ

604. алфавит, китай, символ, знак
Ответ: ИЕРОГЛИФ

605. прикол, веселье, радость, юмор
Ответ: ШУТКА

606. номер, дата, пять, цифра
Ответ: ЧИСЛО

607. трава, шашлык, отдых, поляна
Ответ: ПИКНИК

608. медь, решка, пятак, мелочь
Ответ: МОНЕТА

609. театр, венеция, карнавал, зорро
Ответ: МАСКА

610. цитрус, чай, долька, кислота
Ответ: ЛИМОН

611. осада, форт, защита, оборона
Ответ: КРЕПОСТЬ

612. размер, весы, метр, длина
Ответ: МЕРА

613. мышление, институт, история, этикет
Ответ: КУЛЬТУРА

614. тонна, объём, тело, калория
Ответ: ВЕС

615. недруг, чужак, злодей, соперник
Ответ: ВРАГ

616. дверь, метро, ворота, пароль
Ответ: ВХОД

617. озеро, гусь, щука, пруд
Ответ: ЛЕБЕДЬ

618. вес, ноша, баржа, кран
Ответ: ГРУЗ

619. ересь, чушь, чепуха, горячка
Ответ: БРЕД

620. талант, сюрприз, природа, умение
Ответ: ДАР

621. политика, единство, дума, народ
Ответ: ПАРТИЯ

622. днк, гипноз, виток, улитка
Ответ: СПИРАЛЬ

623. кровь, синтез, пробирка, мазок
Ответ: АНАЛИЗ

624. прогресс, бамбук, метр, высота
Ответ: РОСТ

625. силуэт, символ, икона, лицо
Ответ: ОБРАЗ

626. лес, пламя, дым, спички
Ответ: ПОЖАР

627. болото, стрела, царевна, кувшинка
Ответ: ЛЯГУШКА

628. ложе, кровать, софа, кресло
Ответ: ДИВАН

629. собака, череп, хрящ, рыба
Ответ: КОСТЬ

630. огород, грядка, мундир, пюре
Ответ: КАРТОШКА

631. оружие, кобура, выстрел, пуля
Ответ: ПИСТОЛЕТ

632. рецепт, вата, шприц, травы
Ответ: АПТЕКА

633. птица, хвост, взмах, перо
Ответ: КРЫЛО

634. мусор, колодец, швабра, вода
Ответ: ВЕДРО

635. тайд, стирка, кокаин, порох
Ответ: ПОРОШОК

636. сито, зерно, хлеб, мельница
Ответ: МУКА

637. юпитер, труба, окуляр, космос
Ответ: ТЕЛЕСКОП

638. обувь, одежда, метр, величина
Ответ: РАЗМЕР

639. лозунг, афиша, реклама, постер
Ответ: ПЛАКАТ

640. тесла, декарт, форд, эйнштейн
Ответ: ГЕНИЙ

641. банан, труд, гиббон, дарвин
Ответ: ОБЕЗЬЯНА

642. мусор, уборка, метла, совок
Ответ: ВЕНИК

643. темнота, ночь, мгла, свеча
Ответ: МРАК

644. пропись, черновик, ручка, школа
Ответ: ТЕТРАДЬ

645. коляска, мотор, скутер, рокот
Ответ: МОТОЦИКЛ

646. рюкзак, костёр, маршрут, палатка
Ответ: ПОХОД

647. пулемёт, патрон, магазин, газировка
Ответ: АВТОМАТ

648. лебедь, окунь, рак, река
Ответ: ЩУКА

649. жизнь, кислород, ветер, лёгкие
Ответ: ДЫХАНИЕ

650. зов, лиана, пантера, тропики
Ответ: ДЖУНГЛИ

651. поиск, значение, суть, мысль
Ответ: СМЫСЛ

652. рюкзак, авоська, лямка, пакет
Ответ: СУМКА

653. семья, загс, союз, кольца
Ответ: БРАК

654. фирма, кабинет, бизнес, здание
Ответ: ОФИС

655. медведь, мишка, белый, льдина
Ответ: УМКА

656. карта, график, схема, чертёж
Ответ: ПЛАН

657. свинья, жир, мясо, бекон
Ответ: САЛО

658. переход, орбита, поезд, метро
Ответ: СТАНЦИЯ

659. колесо, баранка, штурвал, машина
Ответ: РУЛЬ

660. пушкин, гранит, мрамор, бюст
Ответ: ПАМЯТНИК

661. камера, альбом, плёнка, снимок
Ответ: ФОТО

662. водитель, рейс, дети, билет
Ответ: АВТОБУС

663. жезл, кол, дубина, трость
Ответ: ПАЛКА

664. муза, струна, гармония, небеса
Ответ: АРФА

665. астрал, дверь, решение, ситуация
Ответ: ВЫХОД

666. труба, металл, купрум, монета
Ответ: МЕДЬ

667. грязь, вода, брызги, дождь
Ответ: ЛУЖА

668. перила, ступени, лифт, этаж
Ответ: ЛЕСТНИЦА

669. канава, ров, овраг, ловушка
Ответ: ЯМА

670. одежда, стиль, гламур, подиум
Ответ: МОДА

671. продукт, обед, желудок, каша
Ответ: ПИЩА

672. хвост, космос, след, метеорит
Ответ: КОМЕТА

673. радость, разговор, диалог, язык
Ответ: ОБЩЕНИЕ

674. графика, интерьер, креатив, стиль
Ответ: ДИЗАЙН

675. кличка, тузик, пёс, щенок
Ответ: ШАРИК

676. голова, жираф, плечи, колье
Ответ: ШЕЯ

677. ёлка, шприц, шитьё, острие
Ответ: ИГОЛКА

678. радость, разлука, вокзал, друг
Ответ: ВСТРЕЧА

679. ток, кабель, катушка, розетка
Ответ: ПРОВОД

680. овощи, торговля, товар, толпа
Ответ: РЫНОК

681. рыцарь, защита, доспехи, латы
Ответ: ЩИТ

682. тест, сессия, зачёт, оценка
Ответ: ЭКЗАМЕН

683. болезнь, насморк, горло, грипп
Ответ: ПРОСТУДА

684. чайник, пряник, пар, краник
Ответ: САМОВАР

685. неволя, плен, хозяин, плеть
Ответ: РАБСТВО

686. водород, таймер, атом, динамит
Ответ: БОМБА

687. мозг, сердце, печень, почки
Ответ: ОРГАН

688. гроздь, изюм, лоза, вино
Ответ: ВИНОГРАД

689. гнев, обида, ярость, эмоция
Ответ: ЗЛОСТЬ

690. радость, удача, карьера, победа
Ответ: УСПЕХ

691. план, строение, карта, метро
Ответ: СХЕМА

692. тусовка, танцы, флаер, танцпол
Ответ: КЛУБ

693. гений, катушка, ток, физика
Ответ: ТЕСЛА

694. норка, шерсть, песец, шуба
Ответ: МЕХ

695. физика, философ, греция, рычаг
Ответ: АРХИМЕД

696. солнце, свечение, дисплей, контраст
Ответ: ЯРКОСТЬ

697. величие, доблесть, честь, почёт
Ответ: СЛАВА

698. жало, пчела, змея, яд
Ответ: УКУС

699. жара, оазис, иллюзия, пустыня
Ответ: МИРАЖ

700. трава, весна, поток, журчание
Ответ: РУЧЕЙ

Гений Майкла Фарадея

Фотография неизвестного фотографа перед смертью Майкла Фарадея в 1867 году. Изображение на домашней странице взято с картины Гарриет Мур, изображающей Майкла Фарадея в его лаборатории в Королевском институте. Оригинал находится в коллекции Фонда химического наследия.

Если вы никогда не пользовались фонариком Фарадея, вы упускаете довольно недавнее применение необразованного гения Майкла Фарадея. Фарадей (1791—1867) — английский ученый, изучавший электромагнетизм и электрохимию и полностью самоучка. Родившись третьим из четырех детей кузнеца недалеко от Лондона, Англия, он не имел формального образования, кроме базовых навыков чтения, письма и математики, и никогда не ходил в колледж.

В возрасте 14 лет он семь лет учился у переплетчика Джорджа Рибау. Именно в этом качестве он обнаружил в себе любовь к науке, так как Рибау разрешал ему читать книги, с которыми он работал. Когда его ученичество закончилось, клиент Рибау дал билеты Фарадея, чтобы посетить четыре лекции Хэмфри Дэви, профессора химии в Королевском институте. Он присутствовал и делал подробные записи. Фарадей обратился к Дэви с просьбой о приеме на работу и приложил свои записи. Дэви был впечатлен и год спустя, когда Фарадею было 22 года, нанял его своим помощником на следующие 18 месяцев, пока Дэви гастролировал по научным учреждениям Европы.

Хамфри Дэви способствовал научному образованию Фарадея и познакомил его с известными учеными Европы, включая Андре-Мари Ампера (в честь которого назван ампер) и Алессандро Вольта (в честь которого назван вольт). Когда Дэви вышел на пенсию в 1827 году, Фарадей заменил его на посту профессора химии в Королевском институте.

Хотя Фарадей занимался химией и открыл бензол, его величайшие открытия связаны с электричеством. Он экспериментировал с электромагнетизмом и обнаружил, что перемещение магнита через проволочную петлю электризует провод. В 1821 году он изобрел электродвигатель, а в 1831 году создал первую динамо-машину, известную как диск Фарадея – предшественник сегодняшнего электрического генератора, когда открыл индукцию электрических токов. Закон индукции Фарадея является основным принципом работы трансформаторов и многих типов электрических двигателей и генераторов.

Он открыл «эффект Фарадея», первое доказательство связи света и электромагнетизма. Он также открыл электролиз, использование электричества для разделения материи. В дополнение к динамо-машине он изобрел «клетку Фарадея», устройство, которое блокировало электрические волны.

Его электромагнитные открытия привели к тому, что Джеймс Клерк Максвелл создал первую единую теорию поля в физике. Максвелл смоделировал закон Фарадея в математических терминах. Закон Фарадея стал одним из четырех уравнений Максвелла, которые, в свою очередь, превратились в то, что стало известно как теория поля.

Хотя сам Фарадей не имел формального образования, он взял на себя обязательство знакомить широкую публику с наукой и был известен своей способностью ясно объяснять вещи. Скромный и скромный, он отказался от поста президента Королевского общества и отказался от рыцарского звания.

Фарад, единица измерения емкости, назван в его честь, а в 2002 году он занял 22-е место в списке 100 величайших британцев, составленном BBC.

Фонарик Фарадея, сравнительно недавнее изобретение, основанное на его работе, представляет собой фонарик для экстренных ситуаций, в котором не используются батарейки, которые могут быть ненадежными.

Когда фонарик встряхивают (или поворачивают, для моделей с кривошипом), магнит перемещается вперед и назад по катушке провода, что создает электрический ток, который накапливается в конденсаторе, и зажигает лампочку.

Фарадеевский фонарик — это всего лишь незначительная демонстрация гениальности этого великого ученого по сравнению с тем влиянием, которое оказали на мир его собственные изобретения и открытия, но его наследие продолжает жить, и его имя стало нарицательным.

• Описание фонарей Фарадея

Применение закона Ленца – e=mc2andallthat

29 мая 2023 г. e=mc2andallthat

Природа не терпит перемен.

Д. Дж. Гриффитс (2013) гениальное переформулирование закона Ленца по образцу исторически влиятельного, но теперь развенчанного афоризма Аристотеля о том, что «природа не терпит пустоты» question:

AQA-level Physics question from 2019 Paper 2

Этот вопрос, конечно же, касается закона электромагнитной индукции Ленца. Закон можно сформулировать достаточно просто: « Индуцированный ток будет течь в направлении, противоположном вызывающему его изменению».0044 Тем не менее, ученикам может быть трудно научиться его применять.

Далее следует моя предложенная пояснительная последовательность.

Шаг 1: упростите диаграмму, используя условное обозначение «точка и крест». максимальное значение за очень небольшой, но не пренебрежимо малый период времени.

Упрощенное 2D-представление верхней диаграммы. Текущие направления I являются произвольными, основанными на моем «наилучшем предположении» интерпретации трехмерной диаграммы, и при желании их можно изменить на противоположные.

Шаг 2: рассмотрим магнитное поле, создаваемое P

Подробнее о простом методе определения направления магнитного поля, создаваемого катушкой или соленоидом, можно прочитать здесь.

Шаг 3: примените закон Фарадея к катушке Q

Так как Q испытывает изменение магнитного потока, то через него будет протекать индуцированный ток.

Шаг 4: примените закон Ленца к катушке Q

Ток в катушке Q должен течь в таком направлении, чтобы он противодействовал вызывающему его изменению.

Поскольку P создает увеличивающийся магнитный поток через Q, то ток в Q должен протекать таким образом, чтобы он пытался предотвратить увеличение магнитного потока, вызывающего его. Следовательно, направление магнитного поля B _Q , создаваемого Q, должно быть противоположным направлению магнитного поля, создаваемого P.

Шаг 5: учитывайте полярность магнитных полей P и Q

Мы можем видеть, что силовые линии магнитного поля катушки P создают северное магнитное поле с правой стороны. Магнитное поле Q создаст северное магнитное поле с левой стороны. Таким образом, катушка P толкает катушку Q вправо.

Отсюда следует, что мы можем исключить из вопроса варианты А и С.

Шаг 6: Что происходит, когда магнитное поле P достигает своего устойчивого значения?

Поскольку магнитное поле, создаваемое катушкой P, достигло своего постоянного максимального значения, это означает, что магнитный поток через катушку Q также имеет постоянное, неизменное значение. Поскольку магнитный поток не меняется, это означает, что в катушке не индуцируется ЭДС, поэтому индуцированный ток не течет. Так как Q не имеет магнитного поля, то между ними нет магнитного взаимодействия.

Таким образом, ответ на вопрос должен быть D.

Шаг 7: проверка понимания учащимся

Для альтернативного вопроса правильный ответ C можно объяснить, выполнив процедуру, аналогичную описанной выше.

• Когда переключатель разомкнут, магнитный поток через Y начинает уменьшаться.
• Изменение магнитного потока через Y вызывает протекание тока.
• Закон Ленца предсказывает, что направление этого тока таково, что оно противодействует вызывающему его изменению.
• Таким образом, ток через Y будет иметь то же направление, что и ток через X, создавая магнитное поле того же направления.
• Катушки будут притягиваться друг к другу.
• В конце концов, магнитный поток, создаваемый катушкой X, падает до постоянного значения, равного нулю.