Катушка Тесла. Устройство и виды. Работа и применение

Одним из знаменитых изобретений Николы Тесла была катушка Тесла. Это изобретение представляет собой резонансный трансформатор, который образует высокочастотное повышенное напряжение. В 1896 году на изобретение выдан патент, который имел название аппарата для образования электрического тока высокого потенциала и частоты.

Разновидности

Со времен Николы Тесла появилось много различных видов трансформаторов Тесла. Рассмотрим распространенные основные виды таких трансформаторов, как катушка Тесла.

SGTC – катушка, работающая на искровом разряде, имеет классическое устройство, используемое самим Теслой. В этой конструкции элементом коммутации является разрядник. У маломощных устройств разрядник выполнен в виде двух отрезков толстого проводника, находящихся на определенном расстоянии. В устройствах большей мощности используются вращающиеся разрядники сложной конструкции с применением электродвигателей. Такие трансформаторы производят при необходимости получения стримера большой длины, без каких-либо эффектов.

VTTC – катушка на основе электронной лампы, которая является коммутирующим элементом. Подобные трансформаторы способны функционировать в постоянном режиме и выдавать разряды большой толщины. Такой тип питания обычно применяют для создания катушек высокой частоты. Они создают эффект стримера в виде факела.

SSTC – катушка, в конструкции которой в качестве ключа используется полупроводниковый элемент в виде мощного транзистора. Такой вид трансформаторов также способен функционировать в постоянном режиме. Внешняя форма стримеров от такого устройства бывает самой различной. Управление с полупроводниковым ключом более простое, существуют такие катушки Тесла, которые умеют играть музыку.

DRSSTC – трансформатор, имеющий два контура резонанса. Роль ключей играют также полупроводниковые компоненты. Это наиболее сложный в настройке и управлении трансформатор, однако, он используется для создания впечатляющих эффектов. При этом большой резонанс получается в первом контуре. Во втором контуре образуется наиболее яркие толстые и длинные стримеры в виде молний.

Устройство и работа

Элементарный трансформатор Тесла включает в себя две катушки, тороид, конденсатор, разрядник, защитное кольцо и заземление.

Тороид выполняет несколько функций:

• Снижение частоты резонанса, особенно для вида катушки Тесла с полупроводниковыми ключами.Полупроводниковые элементы плохо функционируют на повышенных частотах.
• Накапливание энергии перед возникновением электрической дуги. Чем больше размер тороида, тем больше энергии накоплено. В момент пробоя воздуха тороид выдает эту накопленную энергию в электрическую дугу, при этом увеличивая ее.
• Образование электростатического поля, отталкивающего дугу от вторичной обмотки. Часть этой функции исполняет вторичная обмотка. Однако тороид помогает ей в этом. Поэтому электрическая дуга не бьет во вторичную обмотку по кратчайшему пути.

Обычно наружный диаметр тороида в два раза больше диаметра вторичной обмотки. Тороиды производят из алюминиевой гофры и других материалов.

Вторичная обмотка трансформатора Тесла является основным элементом конструкции. Обычно длина обмотки относится к ее диаметру 5 : 1. Диаметр проводника для катушки выбирают из расчета, чтобы разместилось около 1000 витков, которые должны располагаться плотно между собой. Витки обмотки покрывают несколькими слоями лака или эпоксидной смолы. В качестве каркаса выбирают ПВХ-трубы, которые можно купить в строительном магазине.

Защитное кольцо служит для предохранения от выхода из строя электронных элементов в случае попадания электрической дуги в первичную обмотку. Защитное кольцо устанавливается, если размер стримера (электрической дуги) больше длины вторичной катушки. Это кольцо выполнено в виде медного незамкнутого проводника, заземленного отдельным проводом на общее заземление.

Первичная обмотка чаще всего выполняется из медной трубки, применяемой в кондиционерах. Сопротивление первичной обмотки должно быть небольшим, так как по ней будет проходить большая сила тока. Трубку чаще всего выбирают толщиной 6 мм. Также можно использовать для намотки проводники большого сечения. Первичная обмотка является своеобразным элементом подстройки в таких катушках Тесла, в которых первый контур резонансный. Поэтому место подключения питания выполняют с учетом его перемещения, с помощью которого меняют частоту резонанса первого контура.

Форма первичной обмотки может быть различной: конической, плоской или цилиндрической.

Катушка Тесла должна иметь заземление. Если его не будет, то стримеры будут бить в саму катушку, для замыкания тока.

Колебательный контур образован конденсатором совместно с первичной обмоткой. В этот контур также подключен разрядник, который является нелинейным элементом. Во вторичной обмотке также образован контур колебаний, в котором конденсатором выступает емкость тороида и межвитковая емкость катушки. Чаще всего для предохранения от электрического пробоя вторичную обмотку покрывают лаком или эпоксидной смолой.

В результате катушка Тесла, или другими словами трансформатор, состоит из двух контуров колебаний, связанных между собой. Это и придает трансформатору Тесла необычные свойства, и является основным отличительным качеством от обычных трансформаторов.

При достижении напряжения пробоя между электродами разрядника, образуется электрический лавинообразный пробой газа. При этом происходит разряд конденсатора на катушку через разрядник. Вследствие этого цепь контура колебаний, который состоит из конденсатора и первичной обмотки, остается замкнутой на разрядник. В этой цепи возникают колебания высокой частоты. Во вторичной цепи образуются резонансные колебания, в результате чего возникает высокое напряжение.

Во всех видах катушки Тесла главным элементом являются контуры: первичный и вторичный. Однако генератор колебаний высокой частоты может отличаться по конструкции.

Катушка Тесла по сути дела состоит из двух катушек, не имеющих металлического сердечника. Коэффициент трансформации катушки Тесла в несколько десятков раз выше отношения числа витков обеих обмоток. Поэтому выходное напряжение трансформатора достигает нескольких миллионов вольт, что и обеспечивает мощные электрические разряды длиной в несколько метров. Важным условием является образование контура колебаний первичной обмоткой и конденсатором, вхождение в резонанс этого контура с вторичной обмоткой.

Виды эффектов от катушки Тесла

• Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
• Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
• Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
• Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Малоизвестные эффекты катушки Тесла

Некоторые люди считают трансформатор Тесла каким-то особенным устройством, обладающим исключительными свойствами. Также есть мнение, что такое устройство способно стать генератором энергии и вечным двигателем.

Иногда говорят, что при помощи такого трансформатора можно передавать электрическую энергию на значительные расстояния, не используя провода, а также создать антигравитацию. Такие свойства не подтверждены и не проверены наукой, но Тесла говорил о скорой доступности таких способностей для человека.

В медицине при длительном воздействии токов высокой частоты и напряжения могут образоваться хронические заболевания и другие отрицательные явления. Также нахождение человека в поле высокого напряжения негативно сказывается на его здоровье. Можно отравиться газами, выделяемыми при функционировании трансформатора без вентиляции.

Применение

• Величина напряжения на выходе катушки Тесла иногда достигает миллионов вольт, что формирует значительные воздушные электрические разряды длиной в несколько метров. Поэтому такие эффекты применяют в качестве создания показательных шоу.
• Катушка Тесла нашла применение в медицине в начале прошлого века. Больных обрабатывали маломощными токами высокой частоты. Такие токи протекают по поверхности кожи, оказывают оздоравливающее и тонизирующее влияние, не причиняя при этом никакого вреда организму человека. Однако мощные токи высокой частоты оказывают негативное влияние.
• Катушка Тесла применяется в военной технике для оперативного уничтожения электронной техники в здании, на корабле, танке. При этом на короткий промежуток времени создается мощный импульс электромагнитных волн. В результате в радиусе нескольких десятков метров сгорают транзисторы, микросхемы и другие электронные компоненты. Это устройство действует абсолютно бесшумно. Существуют такие данные, что частота тока при функционировании такого устройства может достигать 1 ТГц.
• Иногда такой трансформатор применяется для розжига газоразрядных ламп, а также поиска течи в вакууме.

Эффекты катушки Тесла иногда используют в съемках фильмов, компьютерных играх. В настоящее время катушка Тесла не нашла широкого применения на практике в быту.

Катушка Тесла на будущее

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.

Похожие темы

Трансформатор Теслы — это… Что такое Трансформатор Теслы?

Разряды с провода на терминале

Трансформа́тор Те́сла, также катушка Теслы (англ. Tesla coil) — единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. Прибор был заявлен патентом № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание конструкции

Схема простейшего трансформатора Теслы

В элементарной форме трансформатор Теслы состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также обвязки, состоящей из разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка построена из 5—30 (для VTTC — катушки Теслы на лампе — число витков может достигать 60) витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от многих других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. У данного трансформатора также практически отсутствует магнитный гистерезис, явления задержки изменения магнитной индукции относительно изменения тока и другие недостатки, вносимые присутствием в поле трансформатора ферромагнетика.

Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток). Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый; выполненный обычно из массивных электродов (иногда с радиаторами), что сделано для большей износостойкости при протекании больших токов через электрическую дугу между ними.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Геометрия и взаимное положение частей трансформатора Теслы сильно влияют на его работоспособность, что аналогично проблематике проектирования любых высоковольтных и высокочастотных устройств.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения, защищённым дросселями и построенным обычно на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Так как часть электрической энергии, накопленной в конденсаторе, уйдёт на генерацию высокочастотных колебаний, то ёмкость и максимальное напряжение на конденсаторе пытаются максимизировать. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Типовое максимальное напряжение заряда конденсатора — 2-20 киловольт. Знак напряжения для заряда обычно не важен, так как в высокочастотных колебательных контурах электролитические конденсаторы не применяются. Более того, во многих конструкциях знак заряда меняется с частотой бытовой сети электроснабжения (50 или 60 Гц).

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда. Практически, цепь колебательного контура первичной катушки остаётся замкнутой через разрядник, до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высоковольтного высокочастотного напряжения.

Модификации

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

В качестве генератора ВЧ напряжения, в современных трансформаторах Теслы используют ламповые (VTTC — Vacuum Tube Tesla Coil) и транзисторные (SSTC — Solid State Tesla Coil, DRSSTC — Dual Resonance SSTC) генераторы. Это даёт возможность уменьшить габариты установки, повысить управляемость, снизить уровень шума и избавиться от искрового промежутка. Также существует разновидность трансформаторов Теслы, питаемая постоянным током. В аббревиатурах названий таких катушек присутствуют буквы DC, например

DCDRSSTC. В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Многие разработчики в качестве прерывателя (разрядника) используют управляемые электронные компоненты, такие как IGBT транзисторы, модули на MOSFET транзисторах, электронные лампы, тиристоры.

Использование трансформатора Теслы

Разряд трансформатора Теслы Разряд с конца провода

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи якобы не причиняли вреда внутренним органам (см.: скин-эффект), оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

Последние исследования механизма воздействия мощных ВЧ токов на живой организм показали негативность их влияния. Так же он использовался как орудие пыток. Мощные разряды высокой частоты почти всегда приводили к смерти.

Похожая на этот трансформатор схема используется в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, но там она низкочастотная.

В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

1. Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место быть особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
4. Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что разные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет обычный окрас спарка на оранжевый, а бром — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Неизвестные эффекты трансформатора Теслы

Многие люди считают, что катушки Теслы — это особенные артефакты с исключительными свойствами. Существует мнение, что трансформатор Теслы может быть генератором свободной энергии и является вечным двигателем, исходя из того, что сам Тесла считал, что его генератор берёт энергию из эфира (особой невидимой материи в которой распространяются электромагнитные волны) через искровой промежуток. Иногда можно услышать, что с помощью «Катушки Теслы» можно создать антигравитацию и эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов. Данные свойства пока никак не проверены и не подтверждены наукой. Однако, сам Тесла говорил о том, что такие способности скоро будут доступны человечеству с помощью его изобретений. Но впоследствии посчитал, что люди не готовы к этому.

Также очень распространён тезис о том, что разряды, испускаемые трансформаторами Теслы, полностью безопасны, и их можно трогать руками. Это не совсем так. В медицине также используют «катушки Теслы» для оздоровления кожи. Это лечение имеет положительные плоды и благотворно действует на кожу, но конструкция медицинских трансформаторов сильно разнится с конструкцией обычных. Лечебные генераторы отличает очень высокая частота выходного тока, при которой толщина скин-слоя (см. Скин-эффект) безопасно мала, и крайне малая мощность. А толщина скин-слоя для среднестатистической катушки Теслы составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи, нарушить естественные химические процессы. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания, злокачественные опухоли и другие негативные последствия. Кроме того, надо отметить, что нахождение в ВЧ ВВ поле катушки (даже без непосредственного контакта с током) может негативно влиять на здоровье. Важно отметить, что нервная система человека не воспринимает высокочастотный ток и боль не чувствуется, но тем не менее это может положить начало губительным для человека процессам. Также существует опасность отравления газами, образующимися во время работы трансформатора в закрытом помещении без притока свежего воздуха. Плюс ко всему, можно обжечься, так как температуры разряда обычно достаточно для небольшого ожога (а иногда и для большого), и если человек всё же захочет «поймать» разряд, то это следует делать через какой-нибудь проводник (например, металлический прут). В этом случае непосредственного контакта горячего разряда с кожей не будет, и ток сначала потечет через проводник и только потом через тело.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В фильме «Престиж» Кристофера Нолана, для победы одного иллюзиониста над другим в мастерстве «телепортации», Роберт Энджер (Хью Джекман), обращается к Николе Тесла за помощью. Никола же в свою очередь сделал ему машину, с трансформатором Теслы, у которой оказалась одна недоработка — она не телепортировала, а клонировала. Телепортация же была побочным эффектом.

В серии игр Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом, которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Еще в игре присутствуют танки и пехотинцы, использующие эту технологию.

Tesla coil (в одном из переводов — башня Тесла) является в игре исключительно точным, мощным и дальнобойным оружием, однако потребляет относительно высокое количество энергии. Для увеличения мощности и дальности поражения можно «заряжать» башни. Для этого отдайте приказ Воину Тесла (это пехотинец) подойти и постоять рядом с башней. Когда воин дойдет до места, он начнет зарядку башни. При этом анимация будет как при атаке, но молнии из его рук будут желтого цвета.

Также в игре Tremulous люди (Humans) могут строить трансформаторы Теслы для защиты своих баз.

В играх серии Wolfenstein есть оружие, именуемое «Орудие Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «Установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в Half-Life 2). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

В игре Fallout присутствует броня Теслы, также она есть и в игре Arcanum

В первой редакции игры Blood также присутствовало оружие под названием Tesla, поражавшее противника либо молниевидным разрядом, либо неким подобием шаровой молнии.

В игре «Вивисектор» присутствует оружие, называемое «Тесла», бьющее электрическим разрядом по противнику.

Сравнительные особенности

Напряжение на выходе данного трансформатора является переменным, а ток чрезвычайно мал. Это приводит к тому, что, несмотря на потенциал в миллионы вольт, прикосновение и разряд в тело человека может быть безопасным. В противоположность этому, другие высоковольтные генераторы, например, преобразователь для люстры Чижевского, высоковольтный умножитель телевизора, и иные бытовые ВВ генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение — «всего» порядка 25 кВ — являются смертельно опасными. Их выходные выпрямительные ёмкости могут дать при прикосновении импульс тока величины, несовместимой с жизнью. В люстре Чижевского должны быть предусмотрены токоограничительные резисторы. Но в телевизоре их установить невозможно.

См. также

Ссылки

Катушка Тесла

Описание
Никола Тесла – гениальный физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники. А в школе о нем упоминается только когда говорят о единице индуктивности. Поэтому было принято решение сделать кое-что по «рецептам» Тесла – катушку Тесла. С помощью катушки Тесла в процессе изучения физики можно демонстрировать удивительные электрические явления, что сделает обучение наглядным и понятным.
Катушка Тесла – резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты. Состоит из двух катушек, у которых нет общего железного сердечника. Первичная обмотка – несколько витков провода большого диаметра, а вторичная – несколько тысяч витков провода меньшего диаметра.
Созданная модель с первичной катушкой из 7 витков и вторичной  из 2160 витков была использована на уроке физике при изучении газовых разрядов.
Работа над проектом проходила с июня по ноябрь 2016 г.

Цель
Изготовить катушку Тесла, которую можно использовать как наглядное пособие на уроках физики для демонстрации электромагнитных явлений.

Задачи:
1. Исследовать материал по данной теме.
2. Познакомиться с принципом работы катушки Тесла.
3. Создать действующую модель катушки Тесла
4. Провести опыты, демонстрирующие работу катушки Тесла.

Результаты
Коэффициент трансформации данной модели трансформатора Тесла K≈ N1/N2 =7/2160=0,003.
При входном напряжении в 90 по расчетам с учетом коэффициента трансформации выходное напряжение составляет 30 000 В. Поле определяется детектором даже на расстоянии одного метра.
Таким образом, вокруг установки существует электромагнитное поле высокой напряженности.
С помощью изготовленной модели катушки Тесла можно продемонстрировать следующие эффектные эксперименты:
1. Тлеющий разряд – свечение спектральных трубок, наполненных инертными газами: гелием, криптоном, неоном.
2. Разряд в люминесцентной лампе.
3. При близком поднесении металлического проводника к терминалу трансформатора между ним и терминалом возникает разряд, при этом разряд ударяется о проводник, а проводник остается холодным.
Собранная модель катушки Тесла является простым и очень дешевым устройством, так как все, что нужно для сборки, можно достать в любом магазине электротехнических товаров.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы
1. Изолированный эмалированный медный  
провод диаметра 1,2 мм
2. Изолированный медный эмалированный
провод диаметром 0,2 мм
3. Резистор 15 Ом
4. Переменный резистор B50K
5. Транзистор 13007A
6. Радиатор
7. 10 батареек типа «Крона»
8. Клеевой пистолет
9. Паяльник
10. Люминесцентная лампа
11. Газоразрядные трубки

Работа была представлена:
— Конкурс исследовательских работ и творческих проектов обучающихся колледжей и старших школьников «Искусство познания» – 1 место.
— Московский городской конкурс научно-исследовательских и проектных работ обучающихся – призер финала.
— Научно-практическая конференции «Инженеры будущего» – победитель.
— 21-я Региональная научно-практическая конференция школьников «Творчество юных» – 3 место.

Перспективы развития результатов работы
Собранную модель можно использовать как наглядное пособие на уроках физики для демонстрации электромагнитных явлений. С помощью данного устройства можно проводить эффектные эксперименты, которые вызовут интерес обучающихся, повысят их познавательную активность, позволят обучение сделать наглядным, понятным, интересным. 

Особое мнение

«Участие в конференции «Инженеры будущего» стало очень значимым для меня, я получил опыт выступления, опыт стендовой защиты, опыт участия в мероприятии такого высокого уровня», – говорит автор работы.

Резонансный трансформатор Тесла — больше не секрет

Знакомство с трансформатором Н. Тесла.

Новомодный феномен резонансного трансформатора Николы Тесла возник не давно, а Интернет забит фотографиями и интригующими видеосъемками молний и коронарных разрядов.

Вспомним, что трансформатор первоначально был предназначен не для показательного выступления в цирке, а для передачи радиосигналов на далекие расстояния. В связи с этим предлагаю ознакомиться с его принципом работы и найти ему практическое применение.

Трансформатор Тесла состоит из двух основных частей, см. рис.1а;

1. Генерирующей части, состоящей из высоковольтного источника питания, накопительного конденсатора С1, разрядника и катушки связи L1. Частота генерации зависит от напряжения питания, емкости конденсатора С1, характеризующее время разряда, а так же промежутком между электродами разрядника;

2. Резонансной катушки индуктивности L2, заземления и сферы, см. рис. 1а.

Если вглядеться в схему этого трансформатора внимательнее, то мы увидим известную схему последовательного колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности L2 с открытой емкостью С, образованной между сферой и землей. Это открытый колебательный контур, который был открыт Дж. К. Максвеллом.

Обратимся к классической теории принципа действия открытого колебательного контура:

Как известно колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. Исследуем простейший колебательный контур, катушка которого состоит из одного витка, а конденсатор представляет собой две рядом расположенные металлические пластины. Подадим в разрыв индуктивности контура 1 переменное напряжение от генератора, см. рис.2а. В витке потечет переменный ток и создаст вокруг проводника магнитное поле. Это сможет подтвердить магнитный индикатор в виде витка, нагруженного лампочкой. Для того, что бы получить открытый колебательный контур, раздвинем пластины конденсатора. Мы наблюдаем, что лампа индикатора магнитного поля продолжает гореть. Чтобы лучше понять, что происходит в данном опыте, смотри рис. 2а. По витку контура 1 течёт ток проводимости, который вокруг себя создает магнитное поле Н, а между пластинами конденсатора – равный ему, так называемый, ток смещения. Несмотря на то, что между пластинами конденсатора нет тока проводимости, опыт показывает, что ток смещения создаёт такое же магнитное поле, как и ток проводимости. Первым, кто об этом догадался, был великий английский физик Дж. К. Максвелл.

В 60-х годах 19-го столетия, формулируя систему уравнений для описания электромагнитных явлений, Дж. К. Максвелл столкнулся с тем, что уравнение для магнитного поля постоянного тока и уравнение сохранения электрических зарядов переменных полей (уравнение непрерывности) несовместимы. Чтобы устранить противоречие, Максвелл, не имея на то никаких экспериментальных данных, постулировал, что магнитное поле порождается не только движением зарядов, но и изменением электрического поля, подобно тому, как электрическое поле порождается не только зарядами, но и изменением магнитного поля. Величину где — электрическая индукция, которую он добавил к плотности тока проводимости, Максвелл назвал током смещения. У электромагнитной индукции появился магнитоэлектрический аналог, а уравнения поля обрели замечательную симметрию. Так, умозрительно был открыт один из фундаментальнейших законов природы, следствием которого является существование электромагнитных волн. В последствии Г.Герц опираясь на эту теорию доказал, что электромагнитное поле излучаемое электрическим вибратором равно полю излучаемое емкостным излучателем.

Раз так, убедимся еще раз, что происходит, когда закрытый колебательный контур превращается в открытый и как можно обнаружить электрическое поле Е ? Для этого рядом с колебательным контуром поместим индикатор электрического поля, это вибратор, в разрыв которого включена лампа накаливания, она пока не горит. Постепенно раскрываем контур, и мы наблюдаем, что лампа индикатора электрического поля загорается, рис. 2б. Электрическое поле теперь не сосредоточено между пластинами конденсатора, его силовые линии идут от одной пластины к другой через открытое пространство. Таким образом, мы имеем экспериментальное подтверждение утверждения Дж. К. Максвелла, что емкостной излучатель порождает электромагнитную волну. Никола Тесла обратил на этот факт внимание, что при помощи совсем не больших излучателей можно создать достаточно эффективный прибор для излучения электромагнитной волны. Так родился резонансный трансформатор Н. Тесла. Проверим и этот факт, для чего вновь рассмотрим назначение деталей трансформатора.

И так, сфера и заземление выполняют роль пластин открытого конденсатора. Геометрические размеры сферы и технические данные катушки индуктивности определяют частоту последовательного резонанса, которая должна совпадать с частотой генерации разрядника.

Иными словами, режим последовательного резонанса позволяет трансформатору Тесла достигать таких величин напряжений, что на поверхности сферы появляется коронарный разряд и даже молнии. Весь фокус состоит в том, что коэффициент трансформации резонансного трансформатора выше соотношения витков катушек L1/L2 и значительно выше, чем в трансформаторах с ферро сердечниками. Здесь индуктивность L2, сфера и заземление, представляют из себя открытый резонансный колебательный контур. Именно по этому трансформатор Тесла называется резонансным.

Рассмотрим работу трансформатора Тесла, как последовательный колебательный контур:

— Этот контур необходимо рассматривать как обычный LC – элемент, рис. 1а.б, а так же рис. 2а, где включены последовательно индуктивность L, открытый конденсатор С и сопротивление среды Rср. Угол сдвига фаз в последовательном колебательном контуре между напряжением и током равен нулю (φ=0), если ХL = — Хс, т.е. изменения тока и напряжения в нем происходят синфазно. Это явление называется резонансом напряжений (последовательным резонансом). Следует отметить, что при понижении частоты от резонанса, ток в контуре уменьшается, а резонанс тока несет емкостной характер. При дальнейшей расстройке контура и понижении тока на 0,707, его фаза смещается на 45 градусов. При расстройке контура вверх по частоте, он приобретает индуктивный характер. Это явление часто используют в фазоинверторах.

Если мы рассмотрим схему изображенную на рис. 3, то мы сможем предоставить простые расчеты, из которых видно, что напряжение на пластинах излучателя вычисляется исходя из добротности контура Q, которая реально может находиться в пределах 20 – 50 и много выше.

Где полоса пропускания определяется добротностью контура:

Δf=fo/Q;

Тогда напряжение на пластинах излучателя будет выглядеть согласно следующей формуле:

U2= Q * U1.

В таблице 1 расчетные данные приведены для частоты 7.0 МГц не случайно, это дает возможность любому желающему коротковолновику провести радиолюбительский эксперимент в эфире. Здесь входное напряжение U1 условно взято за 100 Вольт, а добротность за 26.

Таблица 1.

f ( МГц)	L (мкГн)	ХL (Ом)	C (пФ)	— Xc (Ом)	Δf (кГц)	Q	U 1/U 2 (В.)
7	30,4	1360	17	1340	270	26	100/2600

Напряжение U2 согласно расчетам составляет 2600В, что подтверждается практической работой трансформатора Тесла. Данное утверждение приемлемо в тех случаях, когда отсутствует изменение частоты или сопротивления нагрузки данного контура. В трансформаторе Н. Тесла оба фактора постоянны.

Полоса пропускания трансформатора Тесла зависит от нагрузки, т.е., чем выше связь открытого конденсатора С (сфера-земля) со средой, тем больше нагружен контур, тем шире его полоса пропускания. Тоже происходит с контуром, нагруженным активной нагрузкой. Таким образом, площадь пластин излучателя антенны определяет его емкость С и соответственно диктует ширину полосы пропускания. Тем не менее, здесь нужно понимать, что чрезмерное увеличение полосы пропускания за счет увеличения объема излучателей приведет к снижению добротности контура и соответственно приведет к уменьшению эффективности резонансного трансформатора и всего устройства в целом.

Подводя итог, мы приходим к выводу, что излучает не индуктивность трансформатора Тесла L2, а элементы открытого конденсатора (сфера-земля рис. 1а.) являющегося частью резонансной системы. Это емкостной излучатель с двумя полюсами, который создает вокруг себя мощное и концентрированное электромагнитное излучение. Трансформатор Тесла обладает особенностью накопления энергии, что характерно только последовательному LC – контуру, где суммарное выходное напряжение значительно превосходит входное, что наглядно видно из результатов таблицы. Данное свойство давно практикуют в промышленных радиоустройствах для повышения напряжения в устройствах с большим входным сопротивлением.

Таким образом, мы можем сделать следующий вывод:

Трансформатор Тесла, это высокодобротный последовательный колебательный контур, где сфера является открытым элементом, осуществляющим связь со средой. Индуктивность L является лишь закрытым элементом и резонансным трансформатором напряжения не участвующим в излучении.

Далее в тексте, будет удобно называть емкостной излучатель диполем Тесла. Это вполне справедливо, ведь «диполь» означает di(s) дважды +polos полюс, что исключительно применимо к двухполюсным конструкциям, каковым и является резонансный трансформатор Николы Тесла с емкостной двухполюсной нагрузкой.

Внимательно изучив цели построения резонансного трансформатора Николы Тесла, невольно приходишь к выводу, что он был предназначен для передачи энергии на расстояние, но эксперимент был прерван, а потомкам остается догадываться о истинной цели этого чуда, конца 19 и начала 20 века. Не случайно Никола Тесла в своих записях оставил следующее изречение: — «Пусть будущее рассудит и оценит каждого по его трудам и достижениям. Настоящее принадлежит им, будущее, ради которого я работаю, принадлежит мне».

Резонансные элементы любого контура можно изменять в разных пределах и как с ними поступишь, так они и поведут себя. Можно увеличить индуктивность в этой конструкции и получить на поверхности сферы стримеры, коронарные разряды и даже молнии. Можно увеличить емкость и в режиме резонанса напряжений добиться максимальной отдачи сбалансированного электромагнитного поля. И все же Тесла был прав, когда отказался от металлического сердечника внутри повышающей катушки, ведь он вносил потери в том месте, где зарождалась электромагнитная волна.

Автор статьи повторил конструкцию трансформатора Тесла на частоте 7МГц. Параметры индуктивности и емкости сильно разнились, но результаты экспериментов привели к единственно правильному условию, когда ХL= -Хс стали соответствовать табличным данным (табл.1). Интересно то, что если уменьшать излучающую емкость, то для получения резонанса приходится увеличивать индуктивность. При этом, на краях излучателя и других неровностях, появляются стримеры (от англ. Streamer). Streamer, это тускло видимая, ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая полем диполя. Это и есть резонансный трансформатор Тесла, каким мы его привыкли видеть на просторах Интернета.

Проверка принципа действия диполя Тесла на практике.

Для проведения экспериментов с трансформатором Тесла над конструкцией не пришлось долго думать, здесь помог радиолюбительский опыт. В качестве излучателей вместо сферы и земли были взяты две гофрированные алюминиевые (вентиляционные) трубы диаметром 120мм и длиной по 250 мм. Удобство применения заключалось в том, что их можно растягивать или сжимать как витки катушки, тем самым, меняя емкость контура в целом и соответственно соотношение L/С. «Трубы – емкости» располагались горизонтально на бамбуковой палке с расстоянием 100мм. Катушка индуктивности L2 (30 мкГн) проводом 2 мм, была вынесена ниже оси цилиндров на 50 см. с тем, что бы не создавать вихревых токов в сфере излучателей. Еще лучше будет, если катушку вынести за один из излучателей, располагая ее на одной оси с ними, где эл. магнитное поле минимально и имеет форму «пустой воронки». Катушка связи L1 (1 виток, 2мм), обеспечивала связь с трансивером мощностью 40 вт. Образованный, этими элементами колебательный контур был настроен в режиме последовательного резонанса, где было соблюдено правило, а именно ХL = -Хс. Катушкой L1, соответственно было настроено согласование импровизированного диполя Тесла с фидером 50 Ом. Фидер длиной 5 метров для чистоты эксперимента был обеспечен с обоих сторон ферритовыми фильтрами.

Для сравнения испытывалось три антенны:

1. диполь Тесла (L= 0.7м, КСВ=1,1),
2. разрезной укороченный диполь Герца (L = 2х0,7м, удлинительная катушка, фидер 5 метров защищенный ферритовыми фильтрами КСВ=1,0),
3. горизонтальный полуволновой диполь Герца (L = 19,3м, фидер защищен ферритовыми фильтрами КСВ=1,05).

На расстоянии 3 км. в черте города был включен передатчик с постоянной несущей сигнала.

Диполь Тесла (7 МГц) и укороченный диполь с удлиняющей катушкой, по очереди размещались возле кирпичного здания на расстоянии всего 2 метра, и на момент эксперимента находились в равных условиях на высоте (10-11м).

В режиме приема диполь Тесла превосходил укороченный диполь Герца на 2-3 балла (12-20 дБ) по шкале S-метра трансивера и более.

За тем вывешивался, за ранее настроенный, полуволновый диполь Герца. Высота подвеса 10-11 м. на расстоянии от стен в 15-20м.

По усилению диполь Тесла уступал полуволновому диполю Герца примерно на 1 балл (6-8дБ). Диаграммы направленности всех антенн совпадали. Стоит отметить, что полуволновый диполь был размещен не в идеальных условиях, а практика построения диполя Тесла требует новых навыков. Все антенны находились внутри двора (четыре здания), как в экранированном котле.

Общие выводы.

Рассматриваемый диполь Тесла на практике работает почти как полноценный полуволновый диполь Герца, он подчиняется принципам двойственности, что не идет в разрез с теорией антенн. Не смотря на свои сверх — малые размеры (0,01- 0,02λ), диполь Тесла осуществляет связь с пространством в виде емкостных пластин, сферы, цилиндров и пр.. Напряжение и ток в момент последовательного резонанса синфазны. Соответственно создают в пространстве, вокруг излучателя, синфазное поле Е и поле Н, что приводит к размышлению о том, что поле диполя Тесла в пределах излучателей уже сформировано и имеет «мини-сферу». Следует вспомнить, что у диполя Герца сферой считается то место, где поле Е и поле Н находятся в фазе, а именно на расстоянии 2-3 длины волны. Таким образом, диполь Тесла имеет все основания для практических экспериментов в радиолюбительской службе в диапазонах коротких, средних и особенно длинных волн. Думаю, что любителям длинноволновой связи (137кГц) стоит обратить на этот эксперимент особое внимание. Здесь имеется огромный потенциал проявить свою смекалку в усовершенствовании емкостного излучателя и подтвердить высказывание Г. Герца в том, что уровень излучения емкостного излучателя равен уровню излучения электрического диполя.

Примечание: Диполь Тесла относится к емкостным излучателям, не путать с полуволновым диполем Герца. Принципы их действия разнятся как, «водоплавающие от наземных», как катер от автомобиля, — мотор один, а движители разные.

UA9LBG. Сушко С.А.

---

Комментарии

Отзывы читателей — Скажите свое мнение!

Оставьте свое мнение

Отзывы читателей — Скажите свое мнение!

Строим трансформатор Теслы на дому

Последняя опциональная деталь трансформатора — дополнительная емкость в виде проводящего шара или тора на высоковольтном выходе вторичной обмотки. Во многих статьях можно прочесть, что она способна существенно удлинить разряд (кстати, это широкое поле для экспериментов). Мы сделали такую емкость на 7 пФ, собрав вместе две стальные чашки-полусферы (из магазина IKEA).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сборка

Когда все компоненты изготовлены, конечная сборка трансформатора не составляет никакой проблемы. Единственная тонкость — заземление нижнего конца вторичной обмотки. Увы, не во всех отечественных домах есть розетки с отдельными контактами земли. А там, где есть, эти контакты не всегда реально подключены (проверить это можно с помощью мультиметра: между контактом и проводом фазы должно быть около 220 В, а между ним и нулевым проводом — почти нуль).

Если у вас такие розетки есть (у нас в редакции нашлись), то заземлять нужно именно с их помощью, используя для подключения катушки соответствующую вилку. Часто советуют заземлять на батарею центрального отопления, но это категорически не рекомендуется, поскольку в некоторых случаях может привести к тому, что батареи в доме будут бить током ни о чем не подозревающих соседей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но вот наступает ответственный момент включения… И сразу же появляется первая жертва молнии — транзистор схемы питания. После замены выясняется, что схема в принципе вполне работоспособна, хотя и на небольших мощностях (200−500 Вт). При выходе на проектную мощность (порядка 1−2 кВт) транзисторы взрываются с эффектной вспышкой. И хотя эти взрывы не представляют опасности, режим «секунда работы — 15 минут замены транзистора» не является удовлетворительным. Тем не менее с помощью этого трансформатора вполне можно почувствовать себя в роли Зевса-громовержца.

Благородные цели

Хотя в наше время трансформатор Теслы, по крайней мере в его исходном виде, чаще всего находит применение в разнообразных шоу, сам Никола Тесла создавал его для куда более важных целей. Трансформатор является мощным источником радиоволн с частотой от сотни килогерц до нескольких мегагерц. На основе мощных трансформаторов Теслы планировалось создание системы радиовещания, беспроводного телеграфа и беспроводной телефонии.

Но наиболее грандиозный проект Теслы, связанный с использованием его трансформатора, — создание глобальной системы беспроводного энергоснабжения. Как он считал, достаточно мощный трансформатор или система трансформаторов сможет в глобальном масштабе менять заряд Земли и верхних слоев атмосферы.

В такой ситуации установленный в любой точке планеты трансформатор, имеющий такую же резонансную частоту, как и передающий, будет источником тока, и линии электропередач станут не нужны.

Именно стремление создать систему беспроводной передачи энергии погубило знаменитый проект Wardenclyff. Инвесторы были заинтересованы в появлении только окупаемой системы связи. А передатчик энергии, которую мог бы неконтролируемо принимать любой желающий по всему миру, напротив, грозил убытками электрическим компаниям и производителям проводов. А один из основных инвесторов был акционером Ниагарской ГЭС и заводов по производству меди…

Катушка Теслы — гениальное изобретение, теория заговора и Тунгусский метеорит

Наверняка вы хотя бы раз краем уха слышали, что существует такая вещь, как ”катушка Теслы”. Кто-то просто не понимает, что это такое, другие думают, что это как-то связано с автомобилями Илона Маска, а третьи предполагают, что это что-то из книги о кройке и шитье. И лишь немногие по-настоящему знают, что это такое, и то, что это изобретение позапрошлого века может перевернуть весь мир энергетики, но до сих пор этого не сделало. Поговаривают, что именно это изобретение гениального Николы Теслы стало причиной ”падения Тунгусского метеорита”. Впрочем, я бы не спешил говорить о том, что катастрофа того времени была рукотворной. Сейчас катушка Теслы известна вам по красочным шоу, которые устраивают в кружках любителей физики. Помните? Там, где молнии бьют между клетками с людьми. Все это поверхностно, но что на самом деле представляет из себя катушка Теслы? Это гениальное изобретение или сплошная ”пыль в глаза”?

Катушка Теслы интереснее, чем может показаться на первый взгляд.

Что такое катушка Теслы

Сразу скажу, что в описании этого относительно простого прибора есть несколько довольно сложных для неподготовленного человека слов. Они относятся к электрике, и большинство даже если слышало их, то не сразу поймет, что они означают. Поэтому я дам два описания. Одно из них будет обычным, с небольшим уклоном в техническую сторону, в а второе, что называется, на пальцах.

10 доказательств того, что Никола Тесла был богом науки.

Итак, если говорить по науке, то катушка Теслы (или трансформатор Теслы) — это устройство, изобретенное Николой Теслой. Поэтому логично, что ему дали его имя. Более того, на него даже есть патент на имя великого физика. Он выдан 22 сентября 1896 года. В патенте изобретение называется ”Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала”.  На самом деле из этой заявки все должно быть понятно. Это прибор, который является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты.

Гениальный изобретатель не просто придумал катушку своего имени, но и запатентовал ее.

В основе работы приборы лежат резонансные стоячие электромагнитные волны. Сейчас поймете, как это!

У прибора есть две проводниковые катушки — первичная и вторичная. В первичной обмотке как правило небольшое количество витков. Вместе с ней идут конденсатор и искровой промежуток. Эта часть прибора обязательно должна быть заземлена.

Вторичная обмотка — это прямая катушка провода. Когда частоты колебания колебательного контура первичной обмотки совпадают с собственными колебаниями стоячих волн вторичной обмотки возникает резонанс и стоячая электромагнитная волна. В итоге между концами катушки появляется высокое переменное напряжение.

Упрощенно катушка Теслы выглядит так.

На самом деле все довольно просто, если понимать принцип действия законов физики, на которых основана работа прибора, но вот, как и обещал, более простое объяснение.

Катушка Теслы простыми словами

Представьте себе маятник с тяжелым грузом. Если вводить его в движение, толкая в какой-то определенный момент в одной точке, то амплитуда будет расти по мере увеличения усилия. Но если найти точку, в которой движение будет входить в резонанс, то амплитуда будет расти многократно. В случае с маятником она ограничена параметрами подвеса, но если мы говорим о напряжении, то расти оно может чуть ли не бесконечно. В обычных условиях наблюдается рост напряжения в десятки и даже сотни раз, достигая миллионов вольт даже в далеко не самых мощных приборах.

На Марсе есть электричество, но откуда оно берется?

Пример простого объяснения знаком нам всем с детства. Помните, когда мы раскачивали кого-то на качелях? Так вот, мы же толкали качели в той точке, в которой они максимально быстро разгонялись вниз. Это и есть грубое, но в целом верное объяснение резонанса, который используется в катушке Теслы.

Резонанс может делать великие вещи. В том числе и с электричеством.

В качестве основных элементов сам Никола Тесла использовал конденсатор, который подключался к источнику питания. Именно он и питал первичную обмотку, от которой возникал резонанс во вторичной. Важно было только правильно подобрать частоту тока ”на входе” и материал для вторичной обмотки. Если они не будут соответствовать друг другу, то роста напряжения не будет вовсе или он будет крайне незначительным.

Для чего нужна катушка Теслы

К визуальным эффектам мы еще вернемся, так как они являются только иллюстрацией работы прибора, а изначально он создавался для того, чтобы передавать электрическую энергию на расстояние без проводов. Именно этим и занимался один из самых загадочных ученых в истории.

Из-за чего бьет молния и как она появляется

Это не является секретной информацией и встречается в различных документах того времени. Суть в том, что если установить в нескольких километрах друг от друга достаточно мощные катушки Теслы, они смогут передавать энергию и решать многие проблемы, а увеличение напряжения и частоты почти из ничего может позволить решить многие энергетические проблемы.

Потенциально катушка Теслы может передавать энергию на большие расстояния.

Учитывая некоторые свойства прибора, он может даже опровергать ряд доказательств того, что создание вечного двигателя невозможно. Я уже рассказывал, как и кто пытался его создать, но в некотором роде именно катушка Теслы при определенных условиях могла бы стать одним из его компонентов.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Почему никто не развивает катушку Теслы

Сказать, что кто-то всерьез занимается вопросом развития технологии, нельзя. Может быть она не так привлекательна в промышленном применении, а может быть она нужна только военным. Точного ответа на этот вопрос нет, но именно военные много работают в этом направлении.

Все просто! Если как следует ”раскочегарить” катушку Теслы, она может спалить всю электронику на очень большом расстоянии. Даже простейшие макеты, которые делаются в домашних условиях, могут вывести из строя домашние бытовые приборы, что уже говорит о действительно мощных установках.

Причин, по которым катушки Тесла развиваются недостаточно эффективно много — от недостаточно востребованности до секретности и опасности.

Реальное применение катушки Теслы находят только в шоу, которые основаны на электрических спецэффектах. Считается, что их использование безопасно для человека, но при этом оно позволяет создавать красочные фиолетовые молнии, которые можно видеть буквально перед собой. Это очень эффектно и заставляет многих детей увлечься наукой.

Где применяются катушки Теслы

Сами катушки или их действие применяется в некоторых сферах жизни. Кроме комнат, описанных выше, созданные молнии высокого напряжения могут применяться в красочных лампах, которые можно трогать рукой, и разряд будет стремиться к ней.

Интересные и малоизвестные факты о молниях

Созданные молнии могут показать, где есть повреждение вакуумной системы — они всегда стремятся к месту нарушения герметичности. Эффект находит место даже в косметологии. Дело в том, что параметры тока в катушке Теслы относительно безопасны для человека и лишь ходят по поверхности кожи, слега ”пробирая” ее изнутри. Приборы, основанные на таком эффекте, позволяют стимулировать и тонизировать кожу, решая некоторые проблемы с венами, морщинами и другими неприятными изменениями. Но пользоваться такими приборами должен профессионал, так как полностью безопасными назвать их нельзя.

Катушки Теслы применяются даже в косметологии.

Тесла и Тунгусский метеорит

Про Тунгусский метеорит сказано более чем много, и я сейчас не буду подробно пересказывать историю этого происшествия. Скажу только, что не все верят в метеорит, природное явление, крушение инопланетного корабля, столкновение с Землей миниатюрной черной дыры (есть и такая версия) или испытание какого-то оружия. Многие уверены, что катастрофа была связана именно с попыткой Николы Теслы передать энергию на большое расстояние.

Лично я к этой версии отношусь довольно скептически, но если ученый смог создать прибор, который мог сотворить такое, то только представьте, какой потенциал имели созданные им технологии, которые мы сейчас используем для развлечения.

Катушка Теслы несет в себе не только красоту, но и опасность.

Прямых доказательств или явных опровержений виновности Николы Теслы во взрыве в Сибири нет. Поэтому оставим версию конспирологами или простым людям для развития фантазии.

Что вызывает статическое электричество.

Как сделать катушку Теслы

На самом деле было несколько некорректно расписывать, как сделать такой прибор дома самостоятельно, так как он может быть очень опасен как для людей, так и для домашней техники. Достаточно просто знать, что это возможно и на YouTube полно роликов о том, как приобщиться к этому явлению.

Добавлю только, что для создания миниатюрной катушки достаточно обзавестись несколькими вещами, которые можно найти в гараже более-менее запасливого ”самоделкина”.

Сделанная в домашних условиях катушка Теслы может даже зажигать лампочки рядом с ней.

По сути вам понадобится только источник питания, небольшой конденсатор, маленькая катушка проводника для первичной обмотки, пара сотен метров тонкой медной эмалированной проволоки для вторичной обмотки, диэлектрическая труба для ее намотки и все.

Если вы решили сделать что-то подобное, то в каждом ролике более точно расскажут, что нужно для эксперимента. Но помните, что без специальной подготовки это может быть смертельно опасно.

Катушка Тесла: теория эфира, конфигурация, составляющие

Никола Тесла был гениев своего времени. Одним из известных изобретений, определивших развитие науки, является катушка, названная его именем. Несмотря на то, что собрать ее можно даже дома, она поражает далеких от науки людей сочетанием разных физических законов в одном приборе. Но даже начинающих физиков не оставят равнодушными миниатюрные молнии, горящие без подключения к электросети лампы.

Катушка Тесла и теории эфира

В 1896 году ученый получил патент на свое изобретение – резонансный трансформатор. Он образует высокочастнотное повышенное напряжение, то есть ток высокого потенциала.

История создания начинается с опытов Тесла по доказательству существования эфира. Эфир представляет собой физическую среду, некое поле или вещество, заполняющее просторы Вселенной. Именно он, согласно идеям Тесла, отвечал за распространение гравитационного и элетромагнитного взаимодействия. До появления теории относительности концепция эфира была распространена в физике, а после этого перестала разрабатываться.

Ученый хотел использовать эфир как источник энергии, что позволило бы отказаться от проводов для передачи и распространять электричество по всему миру. Он хотел установить две гигантские катушки на северном и южном полюсах Земли. Глубоко после смерти Тесла это направление не разрабатывалось, его считали слишком уж странным ученым, а идеи – провокационными. Но, скорее всего, причина была в нежелании физика учитывать экономическую сторону при разработке идей, не рекламировал выгоду для корпораций от их реализации.

Архивы физика были частично утеряны после его смерти, а наступление эры вакуумных изобретений похоронило мысль о двух катушках на полюсах. Неизвестно, удалось ли ему получить или же доказать возможность создания бесконечного источника энергии.

Для чего нужна катушка Тесла сегодня?

Трансформатор может использоваться для создания зрелищных молний длиной много метров, что обусловливает его популярность как оборудования для зрелищ. Применяют его и для управления без проводов, беспроводной передачи энергии, а когда-то широко использовали, как тонизирующие и общеукрепляющее медицинское средство. Катушка Тесла поджигала газовые лампы, помогала искать места утечки в вакуумной системе. Существуют приборы, способные играть музыку.

Принцип действия устройства использован при создании энергосберегающих люминесцентных ламп.

Из чего состоит катушка Тесла

Что такое катушка тесла? Это две обмотки с различным числом витков, но без общего сердечника. Она повышает напряжение на выходе в десятки, а то и сотни раз.

Катушка Тесла состоит из:

1. Источника питания.
2. Конденсатора.
3. Трансформатора.
4. Тороида.
5. Первичной и вторичной обмотки.
6. Заземления.
7. Разрядника.

Рассмотрим основные элементы:

• Тороид. Катушка Тесла сделана в форме Тора или тороидальной фигуры. Это понятие нам известно из геометрии, где тором называется фигура, которая получается при вращении вокруг оси образующей окружности. Намного нагляднее этого определения обычный бублик или пончик, являющиеся тороидными фигурами. Для катушки тороид делается из алюминиевой гофры и выполняет функцию аккумулирования энергии. Он так же понижает резонансную частоту, формирует электростатическое поле, отталкивающее стримеры от вторичной обмотки.
• Вторая основная составляющая – это вторичная обмотка из 800-1200 витков на трубе ПВХ. Количество витков определяет диаметр провода. Соотношение длины к диаметру составляет четыре или пять к одному. Покрытие сверху лаком убережет обмотку от расползания.
• Первичная обмотка имеет низкое сопротивление по причине того, что по ней проходит мощный поток тока. Изготавливается она из провода с сечением более 6 мм. Форма бывает разной: конической, цилиндрической или плоской.
• Защитное кольцо является витком плоской формы из заземленного медного провода. Оно необходимо, чтобы стример не повредил прибор, попав из тороида в первичную обмотку.
• Заземление используется, чтобы замкнуть ток, иначе стримеры ударят в само устройство.

Конфигурации трансформатора

За годы, прошедшие после изобретения трансформатора, появилось множество его конфигураций.

• SGTC – катушка имеет классическое устройство и работает на искровом разряде. Позволяет получить длинный стример без добавочных эффектов. Элементом коммутации выступает разрядник, выполненный из двух кусков толстого проводника. Когда речь идет про мощные устройства, то применяют вращающиеся разрядники и электродвигатели.
• VTTC – катушка Тесла, созданная на базе электронной лампы, выступающей коммутирующим элементов. Может работать в постоянном режиме, выдавая длинные, толстые разряды. Стример имеет форму факела.
• SSTC – ключом является полупроводниковый элемент – мощный транзистор. Может работать без перерывов, порождая стимеры любой формы и играя музыку.
• DRSSTC – имеет два контура резонанса. Ключами являются полупроводниковые компоненты. Очень сложен в управлении, но дает поистине впечатляющие эффекты.

Чем уникальна катушка Тесла

Физик, применив устройство, при входной частоте в пару сотен килогерц способен получить напряжение размеров в 15 миллионов вольт и более. Собрать его можно даже дома, ведь все необходимые элементы доступны для покупки любому, достаточно посетить строительный гипермаркет и магазин электроники.

Получить можно следующие эффекты как вместе, так и по отдельности:

1. Дугообразный разряд, характерный при использовании ламповых трансформаторов.
2. Спарк или искры, похожий на пучок ярких веточек, которые изменяются или исчезают. Выходит из прибора на землю.
3. Стример – тонкий направленный в воздух светящийся поток, в составе которого есть свободные электроны и атомы газа.
4. Коронный разряд – очень красивое голубоватое свечение воздушных ионов, находящихся в электрическом поле. Образуется вокруг устройства.

Катушка

Тесла — 1891 — MagLab

К концу 1800-х годов электричество уже давно было открыто и перестало считаться новинкой. Наука о том, как хранить, увеличивать или передавать электрический ток, только начинала развиваться, и эксцентричный ученый Никола Тесла (1856-1943) был на переднем крае этого исследования.

В 1891 году Тесла представил одно из своих самых важных изобретений, «катушку Тесла», высокочастотный трансформатор, способный создавать очень высокое напряжение при низком токе.Он построил несколько вариаций своего изобретения.

Самая популярная из его конструкций состоит из трансформатора, конденсатора, искрового разрядника, основной катушки, малой катушки и разрядной сферы. Вот как это работает: трансформатор получает заряд около 100 вольт от внешнего источника и увеличивает его до 50 000 вольт или более. Конденсатор сохраняет напряжение до тех пор, пока оно не достигнет своего предела, и в этот момент искровой промежуток излучает всю накопленную энергию одним мощным выбросом, перетекающим в основную катушку, которая часто сделана из широкой медной проволоки, генерируя мощное магнитное поле. поле.Ток продолжается до малой катушки, которая служит трансформатором, используя эффекты магнитного поля для создания огромного напряжения. В этот момент электричество течет к разрядной сфере, которая излучает ток в виде струи или дуги искр.

Схема, использующая катушку Тесла, была частью первого поколения передатчиков для беспроводной телеграфии. Тесла использовал свое детище для исследования таких разнообразных областей, как освещение, рентгеновские лучи и передача электроэнергии.Катушки Тесла по индивидуальному заказу сейчас часто используются для зажигания мощных ртутных и натриевых уличных фонарей.

Хотя сейчас они в значительной степени заменены более современными схемами, катушки Тесла часто появляются в массовой культуре, чаще всего в виде высокотехнологичных пушек в видеоиграх, стреляющих молниями по противникам. На большом экране катушка Тесла использовалась для создания световых эффектов для фильма 1979 года «Звездный путь: Кинофильм».

История катушек Тесла

История катушек Тесла ИСТОРИЯ ТЕСЛА КАТУШКИ

---

Около 100 лет назад Никола Тесла изобрел свой «Тесла». Катушка ».Около 70 лет любители и инженеры строили свои катушки. Здесь вы можете спросить себя, почему? Какие Неужели этим людям так нравится строить большой генератор молний? Что ж, возможно, лучший ответ на оба вопроса — это то, что они хотят иметь веселье с электричеством. Они хотят увидеть, насколько велики разряды их катушка может быть. Это похоже на любое другое хобби … с явно опасным элементом. Но давайте начнем с небольшой истории использования катушки Тесла. видел, начиная с предполагаемых приложений Николы Теслы.

Тесла изобрел свою катушку с целью передачи электричества. по воздуху. Он провел много исследований в этой области. Действительно он потратил большую часть своей карьеры он пытался добиться беспроводной связи. Его установка было просто. Он намеревался использовать несколько катушек, разбросанных по всему миру, для передачи электрическая энергия через землю. Где бы ни потребовалась сила, нужна только приемная катушка, чтобы преобразовать мощность в полезную форму. Тесла имел некоторые успехи в этой области, но его инвесторы сочли это непрактичным и отказался поддерживать дальнейшие исследования.

Однако исследование беспроводной сети не было полным провалом. Тесла также использовал катушки, чтобы экспериментировать с радиопередачей. Действительно сегодня на в самом сердце каждого радио найдется схема, точно такая же, как и используемая в катушке Тесла. Основные принципы передачи информации по радиоволны не изменились со времен Теслы. Интересно отметить что, хотя Маркони широко известен как изобретатель радио, в 1943 г. Верховный суд США отменил Патент Маркони на радио, потому что работа Теслы предшествовала Маркони.

С течением времени заявления Теслы о катушке становились все более сенсационными. Он утверждал, что может использовать его для создания Лучей Смерти и других диких изобретения. Действительно, некоторые люди считают, что Тесла был ответственен за создание Tunguska Creater, используя катушку Colorado Springs.

Многие современные проекты Tesla Coil начинаются как школьные научные проекты. У строителей нет никаких реальных планов по созданию катушек, кроме что делает его более эффективным и лучшим, чем катушка следующего парня.Эти высокие змеевики школьного проекта часто не видят выставку за пределами строительной гараж. Некоторые люди, с другой стороны, строят большие катушки для демонстрации. целей и публичных выставок. Как упоминалось на «домашней» странице, многие у научных отделов есть катушка Тесла, потому что они производят впечатляющую демонстрацию многочисленных электрических законов.

Как вы уже догадались, большинство выставочных катушек не используется исключительно в академических целях. Когда вы видите хорошие электрические эффекты в фильмах, как, например, в фильмах Терминатор, спецэффекты Департамент использовал катушку Тесла.Более того, многие катушки используются в общественные места. На ум сразу приходят следующие: Горящий Фестиваль Человека, Концерты Человека или Астромана и дома с привидениями.

Хотя большинство катушек используются только для развлечения, некоторые исследователи в области шаровой молнии часто используют мощные катушки Тесла для генерировать странное явление шаровой молнии. В частности, одно приложение проводил испытания топливных баков самолетов на электрическую устойчивость. Исследователь Используйте катушку для имитации удара молнии по летящему самолету.

Катушки Тесла используются не только в промышленности и в гаражах. можно найти в домах людей и на полках в универмагах. Плазменный шар, с которым знакомы многие, на самом деле является Tesla. Катушка. Недавно на коммерческий рынок вышла еще одна форма катушки Тесла. Он называется Люминглас. Он немного похож на плазменный шар, но он плоский и бывает нескольких разных цветов. Как с плазменными шарами можно прикоснуться к люмингласу и увидеть, как он направляет электричество на ваш палец чаевые.Обе эти коммерческие версии катушек Тесла полностью безопасны. в отличие от их гаражных аналогов.

ДОМ

что такое катушка Тесла?

Представьте себе затворника, всю ночь истекающего потом в темной лаборатории, освещенного только потрескивающими искрами, которые периодически вылетают из огромных машин и бросают лиловое сияние на его лицо. Это был Никола Тесла, архетип безумного ученого. Его изобретения наполняют мир вокруг нас; они играют важную роль в нашей современной электросети.Это тихие, надежные, незаметные машины.

Пожалуй, его самое известное изобретение — катушка Тесла — устройство, которое производит красивые летающие дуги электрической энергии. Он был изобретен Теслой в попытке передавать электричество без проводов.

Трансформатор в действии

Принципы, лежащие в основе катушки Тесла, относительно просты. Просто имейте в виду, что электрический ток — это поток электронов, а разница в электрическом потенциале (напряжении) между двумя точками — это то, что толкает этот ток.Ток подобен воде, а напряжение — холму. Большое напряжение — это крутой холм, по которому может быстро стекать поток электронов. Небольшое напряжение похоже на почти плоскую равнину, на которой почти нет потока воды.

Мощность катушки Тесла заключается в процессе, называемом электромагнитной индукцией. Здесь изменяющееся магнитное поле создает напряжение, которое заставляет ток течь. В свою очередь, протекающий электрический ток создает магнитное поле. Когда электричество проходит через намотанную катушку с проволокой, оно генерирует магнитное поле, которое заполняет область вокруг катушки определенным образом.

Электричество, протекающее через намотанную катушку, создает такое магнитное поле. Фотография изменена XX из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

Аналогичным образом, если магнитное поле течет через центр свернутого в спираль провода, в проводе генерируется напряжение, которое вызывает протекание электрического тока.

Напряжение («холм»), создаваемое в катушке с проволокой магнитным полем, проходящим через ее центр, увеличивается с количеством витков проволоки. Изменяющееся магнитное поле в катушке из 50 витков будет генерировать в десять раз большее напряжение, чем в катушке из пяти витков.(Тем не менее, меньший ток может фактически протекать через более высокий потенциал, чтобы сохранить энергию.)

Именно так работает обычный электрический трансформатор переменного тока, который можно найти в каждом доме. Постоянно колеблющийся электрический ток, протекающий из электросети, наматывается через серию витков вокруг железного кольца для создания магнитного поля. Железо обладает магнитной проницаемостью, поэтому магнитное поле почти полностью содержится в железе. Кольцо направляет магнитное поле (зеленое вправо) вокруг и через центр противоположной катушки с проводом.

Электрический трансформатор в действии. BillC, CC BY

Соотношение катушек на одной стороне к другой определяет изменение напряжения. Чтобы перейти от напряжения домашней стены 120 В к, скажем, 20 В для использования в адаптере питания ноутбука, на выходной стороне катушки будет в шесть раз меньше витков, чтобы снизить напряжение до одной шестой от исходного уровня.

Как катится рулон

Катушки

Тесла делают то же самое, но с гораздо более резким изменением напряжения.Во-первых, они используют предварительно изготовленный высоковольтный трансформатор с железным сердечником для перехода от настенного тока со 120 В до примерно 10 000 В. Провод с напряжением 10 000 вольт наматывается на большую (первичную) катушку с небольшим количеством витков. Вторичная катушка содержит тысячи витков тонкой проволоки. Это увеличивает напряжение до 100 000–1 000 000 вольт. Этот потенциал настолько велик, что железный сердечник обычного трансформатора не может его вместить. Вместо этого между катушками только воздух.

Катушка Тесла требует еще одного: конденсатора, который накапливает заряд и зажигает все это одной огромной искрой.Схема катушки содержит конденсатор и небольшое отверстие, называемое искровым разрядником. Когда катушка включена, электричество течет по цепи и наполняет конденсатор электронами, как батарея. Этот заряд создает в цепи собственный электрический потенциал, который пытается перекрыть искровой промежуток. Это может произойти только тогда, когда в конденсаторе накоплен большой заряд.

В конце концов, накопилось столько заряда, что нарушается электрическая нейтральность воздуха в середине искрового промежутка.Цепь замыкается на мгновение, и огромное количество тока вырывается из конденсатора и проходит через катушки. Это создает очень сильное магнитное поле в первичной катушке.

Вторичная проволочная катушка использует электромагнитную индукцию для преобразования этого магнитного поля в электрический потенциал, настолько высокий, что он может легко разорвать молекулы воздуха на его концах и толкнуть их электроны по дуге, создавая огромные пурпурные искры. Купол в верхней части устройства заставляет вторичную катушку проводов более полно получать энергию от первой катушки.С помощью некоторых тщательных математических расчетов количество передаваемой электроэнергии может быть увеличено до максимума.

Летящие синие стримеры электронов стекают с катушки через горячий воздух в поисках проводящего места для приземления. Они нагревают воздух и превращают его в плазму светящихся ионных нитей, прежде чем рассеяться в воздухе или попасть в ближайший проводник.

Создается потрясающее световое шоу, а также громкое жужжание и потрескивание, которые можно использовать для воспроизведения музыки.Электрическое зрелище настолько ошеломляет, что Тесла, как известно, использовал свое устройство, чтобы пугать и гипнотизировать посетителей своей лаборатории.

Тесла, возможно, не изобрел источник неограниченной мощности, что было одной из его целей, но он разработал блестящую машину, чтобы продемонстрировать чистую мощь и красоту электричества.

---

Эта статья впервые появилась на RealClearScience.

Представлена ​​

гигантская катушка Тесла | Наука

САН-ФРАНЦИСКО — Молния искусственной молнии длиной более 10 метров взмыла в ночное небо здесь в пятницу, когда местный инженер-электрик включил самую большую в мире катушку Тесла, зарядив ее почти до 3 миллионов вольт.Хотя катушки Тесла меньшего размера обычно используются для ускорения фотонов в телевизоре и для зажигания дуги в сварочной горелке, эта была построена исключительно в эстетических целях: как произведение искусства для ранчо в Новой Зеландии.

Катушка Тесла, изобретенная в 1891 году сербским физиком Николой Тесла, по сути представляет собой две длинные катушки: одна подключена к колеблющемуся источнику электроэнергии, который генерирует заряд, а вторая, окружающая первую, накапливает заряд. Когда первичная катушка вращается, ее конденсаторы быстро включаются и выключаются, создавая колебательный заряд.Когда частота этого заряда совпадает с собственной резонансной частотой электрода другой катушки, он будет вызывать все более высокий заряд. Поскольку больше некуда деться, заряд на электроде в конечном итоге переносится в воздух вокруг него в виде электрических разрядов. Инженер-электрик Грег Лейх построил рекордную катушку с Эриком Орром, художником, нанятым новозеландским меценатом для изготовления скульптуры молнии.

На прошлой неделе Лейх провел первую публичную демонстрацию готового продукта — 13-метровой цилиндрической стальной башни, покрытой стекловолокном, на вершине которой находится сферический змеевик из нержавеющей стали — электрод.Толпа из нескольких сотен человек, уведомленная только из уст в уста и с веб-сайта Лейха (www.lod.org), собралась на выведенной из эксплуатации военно-морской верфи Хантерс-Пойнт, чтобы увидеть, как катушка работает до 70% своей мощности. Машина зажужжала, как турбина, когда катушка из 90 кг меди и алюминия начала вращаться, чтобы генерировать ток. Когда турбина приблизилась к своей максимальной скорости 483 км в час, из сферы треснули извивающиеся молнии, превратившись в деревья лилового света. Сегодня Leyh приступит к демонтажу змеевика для отправки и установки на овцеводческом ранчо патрона площадью 100 гектаров недалеко от Окленда, Новая Зеландия.

Эксперты подтверждают, что катушка Лейха — это самая большая и мощная катушка Тесла в своем роде из когда-либо созданных. «Кажется, Грег превзошел все спецификации», — говорит Ричард Халл, инженер и разработчик катушек Тесла из Ричмонда, Вирджиния. Но у Лейха есть еще большие мечты о Тесле: аттракцион, состоящий из башен-близнецов, каждая 30 метров в высоту и 100 метров друг от друга, соединенных только искусственной молнией, которую они генерируют. Такая игрушка, по словам Лейха, также может быть использована для молниеносных испытаний самолетов или наземных транспортных средств.

Театр электричества — Рочестерский музей и научный центр

Вы будете очарованы вспышками молний, ​​появляющимися всего в нескольких шагах от нашего театра электричества. Это научное шоу представляет собой великолепную демонстрацию разрядов музыкальной молнии в помещении, производимых двумя твердотельными катушками Тесла. Наблюдайте, как темный театр заливается светом и зажигает эту искру в и , исследуя возбуждение электричества и все, что с ним связано, от молний до проводников и изоляторов.

Показать раз

Electricity Theater является частью Science Alive, множества увлекательных научных мероприятий, которые оживляют STEM прямо у вас на глазах. Чтобы узнать расписание сеансов, ознакомьтесь с нашим расписанием Science Alive.

Бесплатно при обычном посещении музея. Чтобы забронировать организованную группу, позвоните по телефону 585.697.1942.

Музыка регулярно меняется, поэтому обязательно возвращайтесь сюда снова и снова, чтобы получить новые шокирующие впечатления!

МУЗЫКАЛЬНАЯ молния

Созданные ArcAttack, группой перформанса, которую вы, возможно, помните по пятому сезону сериала America’s Got Talent , катушки Тесла в нашем Electricity Theater можно настраивать по частоте.Это означает, что они могут играть музыку, будь то « Spring » Вивальди, хит Леди Гаги или « Dueling Banjos ». Путем управления волнами давления, исходящими от катушек, излучаются мелодии. Другими словами, мы меняем музыкальный тон «грома», который производит молния. Катушки могут воспроизводить предварительно загруженную музыку, и эти талантливые музыканты среди нас могут даже играть на клавишных вживую, а катушки служат динамиками.

Спасибо нашим донорам

Наш театр «Электричество» стал возможен благодаря щедрым пожертвованиям многочисленных спонсоров на гала-концерте RMSC «Большой взрыв», посвященном 100 ^-летию Музею в сентябре 2012 года.

Джоэлл и Патрик Каннингем сопоставили каждый доллар, собранный на праздновании столетия, на покупку и текущую эксплуатацию катушек Тесла. Генеральный директор Manning & Napier Advisors Inc. в Перинтоне и вице-председатель попечительского совета RMSC Патрик Каннингем лично знает, какое волнение и трепет может вызвать в обществе подобный театр. В подростковом возрасте он работал переводчиком в Музее науки в Бостоне, где находится самый большой в мире генератор Ван де Графа. Щедрая поддержка Каннингемов позволила Рочестеру стать одним из первых музеев в стране, в котором установлена ​​подобная твердотельная катушка Тесла.

Что такое катушка Тесла?

Катушка Тесла — это электрическая резонансная трансформаторная цепь, используемая для выработки электроэнергии переменного тока высокого напряжения, низкого тока и высокой частоты. Никола Тесла изобрел свою катушку примерно в 1891 году с целью беспроводной передачи электричества по воздуху. Это было за 50 лет до мобильной связи. Он провел большую часть своей карьеры, пытаясь достичь беспроводной энергии с целью использования нескольких катушек, разбросанных по всему миру, для передачи электрической энергии через землю.Тесла также использовал катушки для экспериментов с радиопередачей. Сегодня в самом сердце каждого радиоприемника вы найдете схему, точно такую ​​же, как в катушке Тесла. Однако исследования Tesla не ограничивались беспроводной энергией. Он включал в себя некоторые из первых экспериментов с рентгеновскими лучами, радаром, гидроэлектростанцией, современным электродвигателем, переменным током, дистанционным управлением, неоновыми огнями, беспроводной связью и патентами, способствовавшими созданию транзистора.

Музей открытий

Развлекательная программа и музей открытий представляют «Шокируй скалу!» 20 июля в Центре Клинтона

Литл-Рок, штат Арканзас (17 июня 2019 г.) — Поклонники знаменитого изобретателя Николы Тесла, а также все ценители науки и технологий приглашаются посмотреть на крупнейшую в мире катушку Тесла в действии на выставке «Shock the Rock!» Tesla- тематическое, бесплатное мероприятие, которое начинается с 6 р.м. Суббота, 20 июля, на территории Президентского центра Клинтона. «Шокируй скалу!» работает на Entergy и представлен Музеем открытий.

Грег Лей, инженер-электрик и ученый из Калифорнии, завершил строительство 40-футовой башни катушки Тесла в октябре 2018 года и продемонстрирует ее потрясающие возможности в Литл-Роке после того, как его устройство с мировым рекордом будет представлено на праздновании дня рождения Николы Теслы 13 июля. в Научном центре Тесла в Ворденклиффе, штат Нью-Йорк.

Entergy является нынешним спонсором «Shock the Rock!», Среди других спонсоров — Landmark PLC; Бюро съездов и посетителей Литл-Рока; Мидорс Адамс и Ли; VIP2; Курорт-казино Oaklawn Racing; и McKibbon Group.Их поддержка поможет компенсировать расходы на возвращение катушки в Калифорнию и организацию мероприятия.

Это уже третий раз, когда Лейх создает самую большую в мире катушку Тесла, каждая из которых превосходит свою предшественницу по высоте, мощности и способности производить то, что Лейх называет «молнией по требованию». В «Shock the Rock!» Последняя катушка Лейха, ставшая мировым рекордом, будет расположена на большой бетонной площадке на западном краю территории центра Клинтона, оцепленной от толпы, что гарантирует отсутствие опасности присутствия на месте для наблюдения за невероятной силой 60-футовых молний.

«Я очень рад, что Entergy и другие спонсоры предоставили финансирование, необходимое для доставки нашей новой 40-футовой башни Tesla в Литл-Рок», — говорит Лей. «Это будет первый раз, когда кто-либо за пределами Калифорнии или Нью-Йорка получит шанс испытать это. Я с нетерпением жду возможности представить некоторые из редких и загадочных электрических эффектов, которые можно получить с помощью 60-футовых болтов и 3 миллионов вольт электричества ».

Другая финансовая поддержка предоставляется Ричардом Матиасом, инженером-электриком на пенсии, который профинансировал и способствовал установке катушек Тесла во многих музеях по всей стране, включая Музей открытий.Вклад Матиаса в «Shock the Rock!» подбирается фондом GE.

Pre- «Shock the Rock!» гулянья начнутся в 18:00. на территории Президентского центра Клинтона. Педагоги Музея открытий представят демонстрации, связанные с электричеством, и проведут практические интерактивные мероприятия с гостями мероприятия с 18:30 до 20:30.

Шоу 40-футовой Tesla начнется в 20:45. и продлится 45 минут. На территории будут стоять фургоны с едой, а пиво и другие напитки можно будет купить.Посетителям предлагается принести шезлонги и одеяла. Кулеры и еда или напитки вне помещения не допускаются. Публике рекомендуется приносить средства защиты органов слуха. Museum of Discovery также бесплатно предоставит беруши.

«4 июля 2015 года в Музее открытий была представлена ​​наша собственная катушка Тесла для мирового рекорда, и это биполярное музыкальное устройство с тех пор является основным продуктом образовательных и развлекательных программ в музее», — говорит Келли Басс, генеральный директор музея. . «Так кто же может лучше дать Арканзасу возможность увидеть потрясающие проявления мощных молний, ​​излучаемых этой 40-футовой башней Тесла, чем наш музей? Мы надеемся, что на это уникальное мероприятие соберутся тысячи поклонников науки.”

«Шокируй скалу!» это первое из двух крупных мероприятий, посвященных Tesla, которые Музей открытий проведет через пять дней. «Science After Dark», ежемесячное мероприятие, предназначенное только для взрослых, будет посвящено Дню рождения Теслы и представит некоторые из его известных и менее известных изобретений. Science After Dark будет проходить с 18 до 21:00. Четверг, 25 июля, в музее.

Для получения дополнительной информации о «Shock the Rock!» или Science After Dark, посетите www.museumofdiscovery.org или позвоните по телефону 501-396-7050.

О музее открытий

Музей открытий, основанный в 1927 году, является старейшим музеем штата. Его миссия — разжечь и подогреть страсть к науке, технологиям, инженерному делу, искусству и математике с помощью динамичных интерактивных занятий. Чтобы узнать больше, посетите Museumofdiscovery.org.

###

См. Впечатляющую демонстрацию катушки Тесла в субботу в Аламеда-Пойнт

Обновление: 6 февраля 2020 г. — В более ранней версии этой истории сообщалось, что демонстрация 40-футовой катушки Тесла, упомянутой в этой истории, состоится в эту субботу вечером. Февраль8. По состоянию на утро четверга, 6 февраля, город Аламеда запретил демонстрацию.

---

Аламеда — молниеносная столица Залива. Возможно, вы не заметили шквал болтов, врезавшихся в флагшток у мэрии (потому что ничего не произошло), но странные и научные вспышки были замечены на мысе Аламеда.

Имитация погодных явлений — работа Грега Лейха и его команды в Lightning on Demand на складе на Монарх-стрит, в двух шагах от винных заводов и ликероводочных заводов Spirits Alley на бывшей базе ВМФ.Лейх, инженер отдела климата и энергетики Google и бывший инженер Стэнфордского линейного ускорителя, построил, по его мнению, самую большую катушку Тесла в мире — 40-футовую надувную катушку, сделанную из материалов отбойного механизма и сетка из нержавеющей стали, вырабатывающая 3 миллиона вольт электроэнергии. Единственными объектами в мире, которые, как полагают, производили больше вольт таким образом, были опоры линий электропередачи 1960-х годов в России, которые были мертвы уже 50 лет и уходят обратно в сибирские леса.

«Молния, которую мы здесь производим, сделана из горячих электронов, как и настоящая материя, — сказал 57-летний Лей. — Они такие горячие, что светятся, производя голубовато-белый свет».

Если вы никогда раньше не видели крупномасштабную катушку Тесла, это одно из зрелищ. Возвышающийся объект выглядит как конус в основании и удлиняется кверху вершиной «бублика». «Катушечная» часть башни накручивает базовые 5 000 вольт за каждый оборот, производя 3 миллиона вольт, которые он использует для своих образовательных демонстраций на острове.

На этой неделе Лей должен был протестировать свой новый — и, по его словам, первый и единственный — автомобиль с беспроводным приводом на демонстрации, лежачий велосипед с высоковольтной платформой и двигателем, который перемещается только из невидимых окружающих полей, окружающих катушка. Никаких электрических дуг не видно, только призрачное движение родстера, кружащего над парковкой склада.

Однако город Аламеда отменил демонстрацию в четверг утром.

Если этого недостаточно, чтобы вас поразить, другие эксперименты, безусловно, должны.Лейх проводит демонстрации воздействия сильных электрических полей на обычные предметы домашнего обихода, показывая и объясняя через микрофон, как поля могут зажигать лампочки без проводов и вызывать огонь Святого Эльма. Он показывает, как углерод, «прожилки» в древесине, могут стать визуально блестящими проводниками в более высоких электрических полях и как электрические дуги могут распространяться на большие расстояния в воздухе. Но Лей не работает с этой катушкой из-за дешевых острых ощущений. Он работает с катушками Тесла с 1990-х годов, когда он прочитал научную статью о происхождении молнии, которая вызвала его интерес.

«Можно было подумать, что точка создания молнии к настоящему времени будет хорошо понята, но это не так», — сказал он.

И происхождение молнии в облаках до сих пор остается загадкой. Lightning on Demand, самофинансируемый проект Лейха, преследует цель построить две башни, в три раза превышающие размер нынешнего ребенка Лей — 120 футов, — разделенные футбольным полем, чтобы имитировать скопление и удары молнии в реальном облаке. Что могли бы сделать эти эксперименты, так это найти способы перенаправить удар молнии, скажем, в лес и разжечь огонь, на скалистый склон холма.Он уже наткнулся на то, как без проводов передавать мощность на свой велосипед «Tesla Roadster» по беспроводной сети. Что дальше? Если его мечта осуществится, он получит электричество на 16 миллионов вольт. Он также ожидал некоторых сюрпризов.

«Это может быть новаторская наука», — сказал он. «И мы могли бы построить эту штуку в полном объеме в Аламеде».

Leyh просто нужны не менее энергичные финансовые покровители. Его 40-футовая версия катушки Тесла отправилась в бывшую лабораторию одноименного изобретателя Николы Теслы на Лонг-Айленде, чтобы провести демонстрацию перед толпой из 200 человек, на которую приехали 1500 и заблокировали соседние улицы и шоссе, чтобы можно было взглянуть.