Катушка теслы реферат

Муниципальное образовательное учреждение

«Красноярская средняя общеобразовательная школа №2»

Жирновского муниципального района, Волгоградской области

Приборы и методы экспериментальной физики.

: Пеньковская Татьяна Викторовна,

учитель физики и информатики МОУ «КСОШ №2»

1. Актуальность темы

Цель исследовательской работы:

: Катушка Тесла.

: 1. Вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности 2. Электромагнитное поле катушки Тесла способно передавать электрический ток без проводным способом.

Ни́кола Те́сла (10 июля 1856 г (Хорватия) – 7 января 1943 г (Нью-Йорк, США)) — физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники.

Широко известен благодаря своему научно-революционному вкладу в изучение свойств электричества и магнетизма, теоретические работы Теслы дали основу для изобретения и развития многих современных устройств, работающих на переменном токе. Именем Н. Теслы названа единица измерения магнитной индукции. Среди многих наград учёного — медали Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона. Современники-биографы считали Теслу «человеком, который изобрёл XX век» и «святым заступником» современного электричества, который получил повсеместное признание как выдающийся инженер-электротехник и изобретатель. Его считают одним из гениев 20 века. Многие изобретения Теслы до сих пор хранятся правительством США под грифом «Совершенно секретно». Он настолько обогнал науку, что многие из его опытов учёные не могут повторить даже сейчас. Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, построил первые электрические часы, турбину, двигатель на солнечной энергии. Он включал и выключал электродвигатель дистанционно, в его руках сами собой загорались электрические лампочки. По идее, от экспериментатора не должно было бы остаться и уголька. А Тесла улыбался как ни в чём не бывало. Убивает не напряжение, а сила тока и ток высокой частоты проходит только по поверхностным покровам. Но это мы знаем сейчас. А Тесла знал это более 100 лет назад. Теоретики современной физики так и не смогли дать толкование взглядам Теслы на физическую реальность. Почему он сам не сформулировал своей теории? Ответа на этот вопрос мы уже не узнаем.

3. Катушка Тесла. С помощью катyшки pазмеpом в 61 метр, полюс котоpой возглавляла большая медная сфеpа, возвышающейся над его лабоpатоpией, Тесла генеpиpовал потенциалы, котоpые pазpяжались стpелами молний длиной до 40 метров. Гpом от высвобождаемой энеpгии мог быть yслyшан за 24 километра. Вокpyг экспеpиментальной башни пылал шаp света диаметpом в 30 метров.

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способствует созданию внушительных электрических разрядов в воздухе. Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (телеуправление).

Вы не найдете трансформатор Теслы в кабинете физики в школе. Ими перестали комплектовать кабинеты.

Некоторые катушки Тесла создавались с большим прицелом на будущее, другие — исключительно в развлекательных целях. Первый такой прибор, являющийся по сути классическим резонансным трансформатором, был создан и запатентован Николой Теслой еще в 1896 году.

Я хочу продемонстрировать вам работу одной из таких катушек Тесла и результаты исследования, которые я проводил. Установку я собирал сам на основе схемы «Качера Бровина». Это устройство производит высокое напряжение при высокой частоте.

Моя установка состоит из трех блоков.

(Блок 1) это так называемый блок питания всей установки он состоит из понижающего трансформатора Т (мощностью 9 ватт) с тремя обмотками. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт с частотой 50 герц. И две вторичных: первая на 40 вольт и вторая на 12 вольт.

(Блок 2) состоит из генератора высокой частоты на основе блокинг- генератора и выпрямителей напряжения от питающего трансформатора выполненный на 2-х полупроводниковых выпрямительных диодах(VD1-VD2) и фильтрующих электролитических конденсаторах(C2-C3), которые дают выпрямленное напряжение величиной 60В. Непосредственно сам генератор выполнен на одном транзисторе VT и пассивных деталей. Фильтр частот это конденсатор (С1) емкостью 0,1 мкФ.

(Блок 3) это и есть сам трансформатор Тесла (Т). Трансформатор представляет собой катушку с двумя обмотками. В отличие от других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника и таким образом взаимоиндукция между двумя катушками маленькая. Первичная (высоковольтная) обмотка намотана на пластиковый каркас диаметром 2,5 см, длиной 10см и имеет около1500 витков, намотанных в один слой лакированным проводом диаметром 0,05мм. Вторичная обмотка диаметром 6 см длиной около 5см и имеет 3,5 витка, намотанных проводом диаметром 1мм. Первичная обмотка вложена во вторичную. Работает установка очень просто, первый блок (Блок 1) дает напряжение для питания (Блок 2).

Демонстрирую работу катушки.

Можно подвести некоторые итоги. Мои гипотезы подтвердились: 1) лампочки, наполненные инертным газом светятся вблизи катушки, следовательно, вокруг установки действительно существует электромагнитное поле высокой напряженности; 2) лампочки загорались сами по себе у меня в руках на определенном расстоянии, значит, электрический ток может передаваться без проводов.

Необходимо отметить и еще одну важную вещь: действие этой установки на человека

Как Вы заметили при работе меня не било током: токи высокой частоты, которые проходят по поверхности человеческого организма не причиняют ему вреда, наоборот, оказывают тонизирующее и оздоровительное действие, это используется даже в современной медицине. Однако надо заметить, что электрические разряды, которые Вы видели, имеют высокую температуру, поэтому долго ловить молнию руками не советую!

6. Современное применение идей Теслы:

Посвящённый. Роман о Николе Тесле.- М: Дельфис, 2010
Абсолютное оружие Америки. — М: Эксмо, 2005.
Никола Тесла. Портрет среди масок. — М: Азбука-классика, 2010
Фейгин О. Никола Тесла: Наследие великого изобретателя. — М.: Альпина нон-фикшн, 2012.

Тесла и его изобретения.

Видеоподборка опытов Николы Тесла.

Предварительный просмотр

Автор : Якутин Александр, 10 класс, 15 лет

Руководитель : Пеньковская Татьяна Викторовна,

1. Актуальность темы :

Предмет исследования : Катушка Тесла.

Гипотеза исследования : 1. Вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности 2. Электромагнитное поле катушки Тесла способно передавать электрический ток без проводным способом.

Ни́кола Те́сла ( 10 июля 1856 г (Хорватия) – 7 января 1943 г (Нью-Йорк, США)) — физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники.

Аттракцион Dr Megavolt в Окленде (США)

Оригинальное противоугонное средство, работающее по принципу все тех же катушек.

Катушки Теслы называют трансформаторами Теслы

К сожалению, катушки Теслы мы используем чаще, как красивые игрушки. И выглядим наверно, как человек, забивающий микроскопом гвозди.

Первый блок (Блок 1) это так называемый блок питания всей установки он состоит из понижающего трансформатора Т (мощностью 9 ватт) с тремя обмотками. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт с частотой 50 герц. И две вторичных: первая на 40 вольт и вторая на 12 вольт.

Второй блок (Блок 2) состоит из генератора высокой частоты на основе блокинг- генератора и выпрямителей напряжения от питающего трансформатора выполненный на 2-х полупроводниковых выпрямительных диодах(VD1-VD2) и фильтрующих электролитических конденсаторах(C2-C3), которые дают выпрямленное напряжение величиной 60В. Непосредственно сам генератор выполнен на одном транзисторе VT и пассивных деталей. Фильтр частот это конденсатор (С1) емкостью 0,1 мкФ.

Третий блок (Блок 3) это и есть сам трансформатор Тесла (Т). Трансформатор представляет собой катушку с двумя обмотками. В отличие от других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника и таким образом взаимоиндукция между двумя катушками маленькая. Первичная (высоковольтная) обмотка намотана на пластиковый каркас диаметром 2,5 см, длиной 10см и имеет около1500 витков, намотанных в один слой лакированным проводом диаметром 0,05мм. Вторичная обмотка диаметром 6 см длиной около 5см и имеет 3,5 витка, намотанных проводом диаметром 1мм. Первичная обмотка вложена во вторичную. Работает установка очень просто, первый блок (Блок 1) дает напряжение для питания (Блок 2).

Необходимо отметить и еще одну важную вещь: действие этой установки на человека :

У каждого человека есть свои хобби, увлечения. Кто-то любит играть футбол, кто-то работать с компьютером, а я люблю мастерить что-нибудь своими руками. Будущий учеником начальных классов я научился собирать простые электрические цепи из батарейки, лампочек и выключателя. Я лампочку включал и выключал, и это мне приносило какое-то приятное удовольствие. Но в то же время я испытывал недовольство и неудовлетворённость достигнутым. Очень хотелось мастерить изделия своими руками, творить, создавать и узнавать больше.

Актуальность работы. Работа посвящена созданию катушки Тесла, с помощью которой можно показать возможность передачи электричества на расстояние без проводов. Передача тока без проводов и на сегодняшний день является наиболее актуальной. Я считаю, что просто заинтересовать других ребят удивительной наукой физикой через интересные опыты с катушкой Тесла тоже не менее актуально.

— сделать прибор для передачи тока на расстоянии без проводов.

— объяснить принцип действия данного прибора. Продемонстрировать работу данного прибора.

3.Провести испытание модели в действии.

2. Обзор литературы

Электроэнергия играет важную роль в быту современного человека, сопровождая его повсюду. Каждый из нас пользуется бытовыми электроприборами, лифтами, банкоматами, компьютерами, мобильными телефонами и т. д. Все эти и многие другие, привычные каждому человеку электроприборы, служат одной цели — создание для человека более удобные и комфортные условия жизни. Но есть одно но: они не могут функционировать без постоянного электроснабжения. При этом количество

электроприборов, окружающих нас, не становится меньше, оно постоянно увеличивается из года в год. Увеличивается и потребность в эффективной передаче электроэнергии. Все мы знаем, что при передаче электричества через провода часть его теряется из-за сопротивления самих проводов. Ученые заинтересованы решением вопроса передачи электричества без потерь. Но чтобы не было потерь, значит надо обойтись без проводов. Вот тогда и появилась идея о передачи электричества на расстоянии без проводов.

3. Устройство и принцип работы катушки Тесла

Простейший трансформатор или катушка Тесла состоит из двух катушек без общего сердечника, а также разрядника, конденсатора и тороида.

Принцип работы таков: конденсатор заряжается от высоковольтного источника питания, затем разряжается через искровой промежуток на первичную катушку. Таким образом, на вторичную катушку передается часть энергии, и возникают резонансные колебания, что приводит к возникновению на выходе высокого напряжения. Разряды с тороида могут достигать длины в несколько метров, но расстояние пробоя зависит от мощности и напряжения первичного контура. Трансформатор Тесла основан на использовании резонансных стоячих электромагнитных волн в катушках. Его первичная обмотка содержит небольшое число витков и является частью искрового колебательного контура, включающего в себя также конденсатор и искровой промежуток. Вторичной обмоткой служит прямая катушка провода. При совпадении частоты колебаний колебательного контура первичной обмотки с частотой одного из собственных колебаний (стоячих волн) вторичной обмотки вследствие явления резонанса во вторичной обмотке возникнет стоячая электромагнитная волна и между концами катушки появится высокое переменное напряжение.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения. Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора — первичный и вторичный контуры — остается неизменным. Однако одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию. Если к нему поднести катушку с медной проволокой, то на его концах появится напряжение. А если поднести люминесцентные лампы, то они загораются сами по себе. Это происходит из-за того что вокруг катушки образуется мощное магнитное поле.

4. Самодельная катушка Тесла

Для изготовления самодельной Катушки Тесла я взял обычную трубку от использованной пищевой фольги диаметром 35мм и длиной 200мм и намотал туда медную проволоку диаметром 0,18мм по всей длине виток к витку так, чтобы получилось около 1000 витков. Это будет вторичной катушкой. Теперь надо намотать первичную катушку. Для неё используется толстый провод сечением от 1 до 5мм. Я взял проволоку диаметром 2,5мм и сделал два витка вокруг вторичной катушки на всю длину, но так чтобы обмотки не соприкасались. Промежуток между катушками должен быть около 10мм. Кстати нужные проволоки можно найти в старых трансформаторах. Теперь надо собрать высокочастотный генератор, без которого работать катушка Тесла просто не будет. Для изготовления генератора нам понадобится обычный транзистор кт-805 типа nPn, а также радиатор для него, два резистора на 2,2 кОм и на 150 Ом, а также бесполярный конденсатор на 100nF и пару проводов и выключатель. Все эти компоненты можно выпаять из старого электронного хлама как я и сделал, например, от старого магнитофона. Паял я эти детали по этой схеме. Рис.2

Собрал я схему навесным монтажом с помощью паяльника т.к. схема небольшая и я решил обойтись без печатной платы и все это аккуратно приклеил к радиатору транзистора. Также я еще припаял, чтобы было удобно монтировать катушки к генератору пару проводов, а именно к базе транзистора, к коллектору и резистору R1. Потом к этим проводам прикрутил катушки как показано на схеме. К первичной катушке провода базы и резистора, а на вторичную катушку вывод коллектора. Также я спаял к концам блока питания катушки маленький выключатель. После этого всё аккуратно прикрепил на плотный картон (рис.3).

. Рис.3 Рис.4

Также чтобы передать электричество на расстоянии я сделал еще одну маленькую катушку. Для этой катушки я взял корпус от маркера и намотал туда проволоку диаметром 0.18мм так, чтобы виток был к витку. Получилось около 350 витков. Потом к концам этой проволоки я прикрепил обычный светодиод (рис.4). Полярность здесь не соблюдается т.к. напряжение переменное.

5. Эксперименты с катушкой Тесла

Линейчатый разряд, образованный одним электродом в разомкнутой цепи.

Можно коснуться электрода рукой. Это электричество не приносит никакого вреда организму. На его концах выходит напряжение около 1000 Вольт. Но у этого тока маленькая сила тока и очень большая частота около 20МГц.

Ионизация газа в энергосберегающих люминесцентных лампах.

Ионизация газа в обычной лампе накаливания.

Передача электричества без проводов на резонансной частоте. При поднесении светодиода к катушке он загорается.

Металлическая линейка, внесённая в область разряда, остаётся холодной.

Самодельная Катушка Тесла получилась на славу. С её помощью можно зажигать люминесцентные лампы на расстоянии без проводов, лишь подводя их к катушке. Также можно передавать электроэнергию на расстояние без проводов. На его концах выходит напряжение около 1000вольт. Но у этого тока маленькая сила тока и очень большая частота около 20МГц. Поэтому это электричество не приносит никакого вреда. Зато если пустить его через диодный мост и стабилитрон, то можно будет спокойно заряжать телефон без проводов. Но вы скажете, зачем мы не используем эту катушку Тесла. Мы её не используем, так как у неё очень маленький КПД. Около 10%.

1.Выполняя данный проект, я приобрел навыки работы с инструментами, научился оценивать результаты своей работы, учился связывать теорию с практикой, пользоваться инструментальными методами исследования. Кроме того, изготовление самодельных приборов побудило меня к самостоятельному получению знаний за счет более глубокого изучения дополнительной литературы.

2. Данный прибор можно применять на уроках физики как дополнительный материал для объяснения принципа работы трансформатора и электромагнитной индукции. А так же на занятиях кружка по физике и во время проведения внеурочных мероприятий для показа удивительных экспериментов с катушкой Тесла. Я надеюсь, что увидев зажигательные опыты с помощью катушки Тесла, у учащихся нашей школы возрастёт интерес к изучению физики. Еще его можно использовать в больницах или в других помещениях, где должен быть ионизированный воздух.

1. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т./Под ред. Г. С. Ландсберга. Т.2. Электричество и магнетизм. – 10 изд. перераб. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы.

Цель исследования: — Изучиние фактов биографии Николы Тесла, принципов работы катушки Тесла, создание в домашних условиях.

а) Никола Тесла – физик, инженер 4

б) Трансформатор (катушка) Тесла 5

в) Создание катушки Тесла в домашних условиях 6

Библиографический список 8

Цель исследования: — изучение фактов биографии Николы Тесла, принципов работы катушки Тесла, создать катушку Тесла в домашних условиях.

собрать материалы о Никола Тесла;

изучить принцип работы катушки Тесла;

Методы исследования: анализ научных данных, схем, создание макета.

Основная мысль – знать и уметь создавать модели физических приборов.

Никола Тесла известен как ученый, изобретатель, коллега Томаса Эдисона, экспериментатор. Его исследования во многом опередили свое время.

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

В наши дни трансформатор Тесла 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.

Никола Тесла родился 10 июля 1856 года в селе Смиляны (Хорватия). Ребенок посещал гимназию в Карлштате, хорошо учился, но рос слабым и нерешительным. Уже тогда у него стали проявляться некоторые странности в восприятии окружающей действительности. При взгляде на жемчуг у Теслы случалось некое подобие приступа, персики приводили его к лихорадке.

Отец Николы — Милутин Тесла, сербский православный священник, мечтал о духовной карьере для своего сына. Последний, напротив, испытывал необъяснимую тягу к естественным наукам. Понимая это, отец строго-настрого запретил мальчику поступать в политехнический институт в Граце. В 1873 году Никола Тесла вернулся домой из училища, несмотря на то, что в родном городе ученого бушевала эпидемия холеры и заразился. Доктора были уверены, что молодой человек не перенесет болезнь, однако ему удалось впервые в жизни удивить всех окружающих. Взяв с отца обещание не препятствовать его стремлению стать инженером, Никола буквально за несколько дней выздоровел.

В 1878 году Тесла окончил институт в Граце, а в 1880 году — Пражский университет. В это же время он устраивается на работу в телеграфное учреждение в Будапеште. Здесь он впервые замечает явление, позже получившее название вращающегося магнитного поля. В 1882 году ученый переезжает в Париж и устраивается на работу в крупную компанию, в 1883 году собирает свой первый электромотор, а еще через год знакомится с величайшим на тот момент изобретателем в области электрической энергии Томасом Эдисоном.

Познакомившись с Эдисоном, молодой серб переехал на работу в США, где и прожил всю оставшуюся жизнь. Примечательно, что когда Тесла сошел с корабля в Нью-Йорке, у него в кармане было только 4 цента, рекомендательное письмо и рисунки летающей машины.

В 1891 г. Никола Тесла разработал трансформатор (катушку) при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Разработанное Теслой устройство состояло из блока питания, конденсатора, первичной и вторичной катушек, установленных так, что пики напряжения чередуются между ними, и двух электродов, разведенных друг от друга на расстояние. Устройство получило имя своего изобретателя. Принципы, открытые Тесла при помощи этого устройства, используется сейчас в различных областях, начиная от ускорителей частиц, заканчивая телевизорами и игрушками.

Самый простейший трансформатор Тесла состоит из двух индуктивно не связанных (без общего сердечника) катушек. Первичная обмотка изготовлена из нескольких витков толстого провода. Вторичная, высоковольтная, обмотка содержит гораздо большее число витков.

Принцип работы данного устройства сравним с действием обычных качелей. При режиме принудительного раскачивания, максимальная амплитуда находится в пропорции к прилагаемым усилиям. Если же раскачивание производится в свободном режиме, происходит еще больший рост максимальной амплитуды. В катушке качелями является вторичный контур колебаний, а прилагаемое усилие осуществляет генератор.

КАТУШКА ТЕСЛА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Экспериментальная физика имеет огромное значение в развитии науки. Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Никто не будет спорить с тем, что эксперимент — это мощный импульс к пониманию сущности явлений в природе.

В наше время остро стоит вопрос о передаче энергии на расстояние, в частности передача энергии беспроводным способом. Здесь можно вспомнить идеи великого ученого Николы Тесла, который занимался этими вопросами еще в 1900х годах и добился внушительного успеха, построив свой знаменитый резонансный трансформатор – катушку Тесла. Вот и я решил разобраться в этом вопросе самостоятельно, попытавшись повторить эти эксперименты.

Цели исследовательской работы

-Собрать действующие катушки Тесла по транзисторной технологии (Class-E SSTC) и по ламповой технологии (VTTC)

-Пронаблюдать образование различных видов разрядов и выяснить, насколько они опасны.

-Передать энергию беспроводным способом, при помощи катушки Тесла

-Изучить свойства электромагнитного поля, генерируемого катушкой Тесла

-Изучить практическое применение катушки Тесла

Две катушки Тесла, собранные по разным технологиям, поля и разряды, генерируемые этими катушками.

-Эмпирические: наблюдение высокочастотных электрических разрядов, исследование, эксперимент.

-Теоретические: конструирование катушки Тесла, анализ литературы и возможных электрических схем сборки катушки.

-Теоретическая часть. Изучение литературы по проблеме исследования.

-Практическая часть. Изготовление трансформаторов Тесла и проведение опытов с построенным оборудованием.

Изобретения Николы Тесла

Никола Тесла — изобретатель в области электротехники и радиотехники, инженер, физик. Родился и вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы в основном работал во Франции и США.

Также он известен как сторонник существования эфира: известны многочисленные его опыты и эксперименты, целью которых было показать наличие эфира как особой формы материи, поддающейся использованию в технике. Именем Н. Тесла названа единица измерения плотности магнитного потока. Современники-биографы считали Тесла «человеком, который изобрёл XX век» и «святым заступником» современного электричества. Ранние работы Тесла проложили путь современной электротехнике, его открытия раннего периода имели инновационное значение.

В феврале 1882 года Тесла придумал, как можно было бы использовать в электродвигателе явление, позже получившее название вращающегося магнитного поля. В свободное время Тесла работал над изготовлением модели асинхронного электродвигателя, а в 1883 году демонстрировал работу двигателя в мэрии Страсбурга.

В 1885 году Никола представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики.

В 1888—1895 годах Тесла занимался исследованиями магнитных полей и высоких частот в своей лаборатории. Эти годы были наиболее плодотворными, именно тогда он запатентовал большинство своих изобретений.

В конце 1896 года Тесла добился передачи радиосигнала на расстояние 48 км.

В Колорадо Спрингс Тесла организовал небольшую лабораторию. Для изучения гроз Тесла сконструировал специальное устройство, представляющее собой трансформатор, один конец первичной обмотки которого был заземлён, а второй соединялся с металлическим шаром на выдвигающемся вверх стержне. К вторичной обмотке подключалось чувствительное самонастраивающееся устройство, соединённое с записывающим прибором. Это устройство позволило Николе Тесле изучать изменения потенциала Земли, в том числе и эффект стоячих электромагнитных волн, вызванный грозовыми разрядами в земной атмосфере. Наблюдения навели изобретателя на мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на большие расстояния.

Следующий эксперимент Тесла направил на исследование возможности самостоятельного создания стоячей электромагнитной волны. На огромное основание трансформатора были намотаны витки первичной обмотки. Вторичная обмотка соединялась с 60-метровой мачтой и заканчивалась медным шаром метрового диаметра. При пропускании через первичную катушку переменного напряжения в несколько тысяч вольт во вторичной катушке возникал ток с напряжением в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц.

При проведении эксперимента были зафиксированы грозоподобные разряды, исходящие от металлического шара. Длина некоторых разрядов достигала почти 4,5 метров, а гром был слышен на расстоянии до 24 км.

На основании эксперимента Тесла сделал вывод о том, что устройство позволило ему генерировать стоячие волны, которые сферически распространялись от передатчика, а затем с возрастающей интенсивностью сходились в диаметрально противоположной точке земного шара, где-то около островов Амстердам и Сен-Поль в Индийском океане.

В 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.

Одним из его самых знаменитых изобретений является трансформатор (катушка) Тесла.

Трансформатор Тесла, также катушка Тесла — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника, конденсаторов, тороида и терминала.

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Катушка Тесла (Class-ESSTC)

Резонансный трансформатор состоит из двух катушек, у которых нет общего железного сердечника, — это нужно для создания низкого коэффициента связи. На первичной обмотке находится несколько витков толстого провода. На вторичную обмотку наматывают от 500 до 1500 витков. За счет такой конструкции катушка Тесла обладает таким коэффициентом трансформации, который в 10-50 раз больше, чем отношение количества витков на вторичной обмотке к количеству витков на первичной. При этом должно соблюдаться условие возникновения резонанса между первичным и вторичным колебательными контурами. Напряжение на выходе такого трансформатора может превышать несколько миллионов Вольт. Именно это обстоятельство и обеспечивает возникновение зрелищных разрядов, длина которых может достигать сразу нескольких метров. В Интернете можно найти разные варианты изготовления источников высокой частоты и напряжения. Я выбрал одну из схем.

Установку я собирал сам на основе вышеуказанной схемы (Рис.1). Катушка, намотанная на каркасе от пластмассовой (сантехнической) трубы с диаметром 80 мм. Первичная обмотка содержит всего 7 витков, провод диаметром 1 мм, был использован одножильный медный провод МГТФ. Вторичная обмотка содержит около 1000 витков обмоточного провода диаметром 0,15 мм. Вторичная обмотка мотается аккуратно, виток к витку. В результате получилось устройство производящее высокое напряжение при высокой частоте. (Рис.2)

Большая катушка Тесла (VTTC)

Эта катушка собрана на базе генераторного пентода гу-81м по автогенераторной схеме, т.е. с самовозбуждением тока сетки лампы.

Как видно по схеме (Рис.3), лампа подключена как триод, т.е. все сетки объединены между собой. Конденсатор C1 и диод VD1 образуют однополупериодный удвоитель. Резистор R1 и конденсатор C3 нужны для регулировки режима работы лампы. Катушка L2 нужна для возбуждения тока сетки. Первичный колебательный контур образуется из конденсатора C2 и катушки L1. Вторичный колебательный контур образован катушкой L3 и ее собственной межвитковой емкостью. Первичная обмотка на каркасе диаметром 16 см содержит 40 витков с отводами от 30, 32, 34, 36 и 38 витков, для подстройки резонанса. Вторичная обмотка содержит около 900 витков на каркасе диаметром 11см. Сверху вторичной обмотки находится тороид, — он необходим для накопления электрических зарядов.

Обе этих установки (Рис.2 и Рис.3) предназначены для демонстрации высокочастотных токов высокого напряжения и способов их создания. Также катушки могут быть использованы для беспроводной передачи электрического тока. В ходе работы я продемонстрирую действие и возможности изготовленных мною катушек Тесла.

Экспериментальные опыты применения катушки Тесла

С готовой катушкой Тесла можно провести ряд интересных опытов, однако необходимо соблюдать правила безопасности. Для проведения опытов должна быть очень надежная проводка, вблизи катушки не должно быть предметов, должна быть возможность аварийно обесточить оборудование.

Во время работы катушка Тесла создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Обычно люди собирают эти катушки для того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления.

Катушка Тесла может создавать несколько видов разрядов:

-Спарки — это искровые разряды между катушкой, и каким либо предметом, производит характерный хлопок, из-за резкого расширения газового канала, как при природной молнии, но в меньшем масштабе.

-Стримеры — тускло светящиеся тонкие разветвленные каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщепленные от них свободные электроны. Протекает от терминала катушки прямо в воздух, не уходя в землю. Стример — это видимая ионизация воздуха. Т.е. свечение ионов, которые образует высокое напряжение трансформатора.

-Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг высоковольтных частей конструкции с сильной кривизной поверхности.

-Дуговой разряд — образуется при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет. Между ним и терминалом загорается дуга.

Некоторые химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет голубоватый цвет разряда на оранжевый, бор — на зелёный, марганец – на синий, а литий – на малиновый окрас.

При помощи данных катушек можно провести ряд довольно интересных, красивых и эффектных экспериментов. Итак, начнем:

Опыт 1: Демонстрация газовых разрядов. Стример, спарк, дуговой разряд

Оборудование: катушка Тесла, толстая медная проволока.

Рис.4 и Рис.5

При включении катушки, с терминала начинает выходить разряд, который в длину 5-7мм

Опыт 2: Демонстрация разряда в люминесцентной лампе

Оборудование: катушка Тесла, люминесцентная лампа (лампа дневного света).

Рис.6 Рис.7

Наблюдается свечение в люминесцентной лампе на расстоянии до 1 м. от установки.

Опыт 3: Эксперимент с бумагой

Оборудование: катушка Тесла, бумага.

Рис.8 Рис.9

При внесении бумаги в разряд, стример быстро охватывает ее поверхность и через несколько секунд бумага загорается

Опыт 4: «Дерево» из плазмы

Оборудование: катушка Тесла, тонкий многожильный провод.

Разветвляем жилы у заранее зачищенного от изоляции провода, и, прикручиваем к терминалу, в результате получаем «дерево» из плазмы.

Опыт 5: Демонстрация газовых разрядов на большой катушке Тесла. Стример, спарк, дуговой разряд

Оборудование: большая катушка Тесла, толстая медная проволока.

Рис.11 Рис.12 Рис.13

При включении катушки, с терминала начинает выходить разряд, который в длину 45-50см, при поднесении предмета к тороиду — загорается дуга

Опыт 6: Разряды в руку

Оборудование: большая катушка Тесла, рука.

Рис.14 Рис.15

При поднесении руки к стримеру разряды начинают бить в руку, не причиняя боль

Опыт 7: Демонстрация газовых разрядов из предмета, находящегося в поле катушки Тесла.

Рис.16 Рис.17

Рис.18 Рис.19

При внесении медной проволоки в поле катушки Тесла (с убранным терминалом), происходит появление разряда из проволоки в сторону тороида.

Опыт 8: Демонстрация разряда в шаре, наполненного разреженным газом, в поле катушки Тесла

Оборудование: большая катушка Тесла, шар наполненный разреженным газом.

Рис.20 Рис.21

Рис.22 Рис.23

При внесении шара в поле катушки Тесла загорается разряд внутри шара.

Опыт 9: Демонстрация разряда в неоновых и люминисцентных лампах.

Оборудование: большая катушка Тесла, неоновые и люминисцентные лампы.

Рис.24 Рис.25

При внесении лампы в поле катушки Тесла загорается разряд внутри неоновых и люминисцентных ламп на расстоянии до 1,5 м..

Опыт 10: Разряды из руки

Оборудование: большая катушка Тесла, рука с напальчниками из фольги.

Рис.26 Рис.27 Рис.28

При внесении руки в поле катушки Тесла (с убранным терминалом), происходит появление разряда с напальчников в сторону тороида.

Все поставленные цели выполнены. Я построил 2 катушки и на их примере доказал следующие гипотезы:

-Катушка Тесла может генерировать реальные электрические разряды различных видов.

-Разряды, создаваемые катушкой тесла, безопасны для человека и не могут нанести ему урон путем удара электрическим током. К выходной катушке высокого напряжения можно даже прикоснуться куском металла или рукой. Почему при прикосновении к источнику напряжения 1 000 000 В высокой частоты с человеком ничего не случается? Потому что при протекании тока высокой частоты наблюдается так называемый скин-эффект, т.е. заряды текут только по краям проводника, не трогая сердцевину.

Ток протекает по коже, и не касается внутренних органов. Именно поэтому можно безопасно касаться этих молний.

-Катушка Тесла может передавать энергию без проводов путем создания электромагнитного поля.

-Энергия этого поля может передаваться как на любые предметы в этом поле, от разреженных газов, до человека.

Современное применение идей Николы Тесла:

-Переменный ток является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния.

-Электрогенераторы являются основными элементами в генерации электроэнергии на электростанциях турбинного типа (ГЭС, АЭС, ТЭС).

-Электродвигатели переменного тока, впервые созданные Николой Тесла, используются во всех современных станках, электропоездах, электромобилях, трамваях, троллейбусах.

-Радиоуправляемая робототехника получила широкое распространение не только в детских игрушках и беспроводных телевизионных и компьютерных устройствах (пульты управления), но и в военной сфере, в гражданской сфере, в вопросах военной, гражданской и внутренней, а также и внешней безопасности стран и т. п.

-Беспроводные заряжающие устройства уже используются для зарядки мобильных телефонов.

-Переменный ток, впервые полученный Тесла, является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния

-Использование в развлекательных целях и шоу.

-В фильмах эпизоды строятся на демонстрации трансформатора Тесла, в компьютерных играх.

-В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли вреда внутренним органам, оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

-Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

Ошибочно мнение, что катушки Тесла не имеют широкого практического применения. Основное их использование приходится на развлекательно-медийную сферу развлечений и шоу. При этом сами катушки или устройства, использующие принципы работы катушек, довольно распространены в нашей жизни, о чем свидетельствуют вышеприведенные примеры.

7. Никола Тесла: биография http://www.people.su/107683