Die Tesla-Spule wurde 1891 von Nikola Tesla entwickelt und wurde entwickelt, um Experimente zur Erzeugung elektrischer Hochspannungsentladungen durchzuführen. Es besteht aus einem Netzteil, einem Kondensator- und Spulentransformatorsatz, so dass Spannungsspitzen zwischen beiden abwechseln, und einem Elektrodensatz, der so angeordnet ist, dass zwischen ihnen Funken durch die Luft springen. Eine Tesla-Spule, die in Anwendungen von Teilchenbeschleunigern bis hin zu Fernsehern und Spielzeugen verwendet wird, kann aus Elektronikgeschäften oder aus überschüssigen Materialien hergestellt werden. Dieser Artikel beschreibt, wie man eine Tesla-Spule mit Funkenstrecke baut, die sich von einer Festkörper-Tesla-Spule unterscheidet und keine Musik abspielen kann.
Schritte
Teil 1 von 2: Planung einer Tesla-Spule
Schritt 1. Berücksichtigen Sie die Größe, Platzierung und den Leistungsbedarf der Tesla-Spule, bevor Sie sie bauen
Sie können eine Tesla-Spule so groß bauen, wie es Ihr Budget zulässt; jedoch erzeugen die blitzartigen Funken Tesla-Spulen Wärme und dehnen die Luft um sie herum aus (im Wesentlichen erzeugen sie Donner). Ihre elektrischen Felder können auch bei elektronischen Geräten verheerende Auswirkungen haben, sodass Sie Ihre Tesla-Spule wahrscheinlich an einem abgelegenen Ort wie einer Garage oder einer anderen Werkstatt bauen und betreiben möchten. Sie sollten auch überlegen, ob es sinnvoller ist, eine Tesla-Spule aus einem Bausatz zu bauen oder Materialien von Grund auf neu zu sammeln. Beide haben Vor- und Nachteile in den Bereichen Kosten, Bauzeit, Hilfsressourcen und Zuverlässigkeit.
Um herauszufinden, wie groß eine Funkenstrecke Sie aufnehmen können oder wie viel Leistung Sie benötigen, um sie zum Laufen zu bringen, teilen Sie die Länge der Funkenstrecke in Zoll durch 1,7 und quadrieren Sie sie, um die Eingangsleistung in Watt zu bestimmen. (Um die Länge der Funkenstrecke zu ermitteln, multiplizieren Sie umgekehrt die Quadratwurzel der Leistung in Watt mit 1,7.) Eine Tesla-Spule, die eine Funkenstrecke von 60 Zoll (150 cm) (1,5 Meter) erzeugt, würde 1.246 Watt benötigen. (Eine Tesla-Spule mit einer 1-Kilowatt-Stromquelle würde eine Funkenstrecke von fast 54 Zoll oder 1,37 Metern erzeugen.)
Schritt 2. Lernen Sie die Terminologie
Das Entwerfen und Bauen einer Tesla-Spule erfordert das Verständnis bestimmter wissenschaftlicher Begriffe und Maßeinheiten. Sie müssen ihren Zweck und ihre Funktion verstehen, um eine Tesla-Spule richtig herzustellen. Hier sind einige der Begriffe, die Sie kennen müssen:
- Kapazität ist die Fähigkeit, eine elektrische Ladung oder die Menge an elektrischer Ladung zu speichern, die für eine bestimmte Spannung gespeichert wird. (Ein Gerät zum Halten einer elektrischen Ladung wird Kondensator genannt.) Die Maßeinheit für die Kapazität ist das Farad (abgekürzt "F"). Ein Farad ist definiert als 1 Ampere-Sekunde (oder Coulomb) pro Volt. Üblicherweise wird die Kapazität in kleineren Einheiten gemessen, wie zum Beispiel Mikrofarad (abgekürzt "uF"), ein Millionstel Farad, oder Picofarad (abgekürzt pF und manchmal als "Puff" gelesen), ein Billionstel Farad.
- Induktivität oder Selbstinduktivität gibt an, wie viel Spannung ein Stromkreis pro Stromstärke im Stromkreis trägt. (Hochspannungsleitungen, die eine hohe Spannung, aber einen geringen Strom führen, haben eine hohe Induktivität.) Die Maßeinheit für die Induktivität ist Henry (abgekürzt "H"). Ein Henry ist definiert als 1 Volt-Sekunde pro Ampere Strom. Üblicherweise wird die Induktivität in kleineren Einheiten gemessen, z. B. in Millihenry (abgekürzt "mH"), einem Tausendstel Henry, oder in Mikrohenry (abgekürzt "uH"), einem Millionstel Henry.
- Die Resonanzfrequenz oder Resonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der der Widerstand gegen die Energieübertragung minimal ist. (Für eine Tesla-Spule ist dies der optimale Arbeitspunkt für die Übertragung elektrischer Energie zwischen Primär- und Sekundärspule.) Die Maßeinheit für die Resonanzfrequenz ist Hertz (abgekürzt "Hz"), definiert als 1 Zyklus pro Sekunde. Üblicherweise wird die Resonanzfrequenz in Kilohertz (abgekürzt "kHz") gemessen, wobei ein Kilohertz gleich 1000 Hertz ist.
Schritt 3. Sammeln Sie die benötigten Teile
Sie benötigen einen Stromversorgungstransformator, einen Primärkondensator mit hoher Kapazität, eine Funkenstreckenbaugruppe, eine Primärinduktivität mit niedriger Induktivität, eine Sekundärinduktivität mit hoher Induktivität, einen Sekundärkondensator mit niedriger Kapazität und etwas zum Unterdrücken oder Drosseln, die hochfrequenten Rauschimpulse, die beim Betrieb der Tesla-Spule entstehen. Weitere Informationen zu den Teilen finden Sie im nächsten Abschnitt „Herstellung einer Tesla-Spule“.
Ihre Stromquelle/Ihr Transformator speist Strom durch die Drosseln in den Primär- oder Tankkreis, der den Primärkondensator, die Primärinduktorspule und die Funkenstreckenbaugruppe verbindet. Die primäre Induktorspule ist neben der Induktorspule des Sekundärkreises angeordnet, die mit dem Sekundärkondensator verbunden ist, jedoch nicht mit dieser verdrahtet. Sobald der Sekundärkondensator ausreichend elektrische Ladung aufgebaut hat, entladen sich Stromstränge (Blitze)
Teil 2 von 2: Eine Tesla-Spule herstellen
Schritt 1. Wählen Sie Ihren Netzteiltransformator
Ihr Netzteiltransformator bestimmt, wie groß Sie Ihre Tesla-Spule machen können. Die meisten Tesla-Spulen arbeiten mit einem Transformator, der eine Spannung zwischen 5.000 und 15.000 Volt bei einem Strom zwischen 30 und 100 Milliampere ausgibt. Sie können einen Transformator von einem College-Überschussgeschäft oder aus dem Internet beziehen oder den Transformator von einer Leuchtreklame ausschlachten.
Schritt 2. Machen Sie den Primärkondensator
Der beste Weg, diesen Kondensator zu erstellen, besteht darin, eine Reihe kleiner Kondensatoren in Reihe zu schalten, so dass jeder Kondensator einen gleichen Anteil der Gesamtspannung des Primärkreises verarbeitet. (Dies erfordert, dass jeder einzelne Kondensator die gleiche Kapazität wie die anderen Kondensatoren in der Reihe hat.) Diese Art von Kondensator wird als Multi-Mini-Kondensator oder MMC bezeichnet.
- Kleine Kondensatoren und die dazugehörigen Ableitwiderstände sind im Elektronikfachhandel erhältlich, oder Sie können nach Keramikkondensatoren aus alten Fernsehgeräten suchen. Sie können die Kondensatoren auch aus Polyethylen- und Aluminiumfolien herstellen.
- Um die Leistungsabgabe zu maximieren, sollte der Primärkondensator in der Lage sein, seine volle Kapazität bei jeder Halbwelle der Frequenz der ihm zugeführten Leistung zu erreichen. (Bei einem 60-Hz-Netzteil bedeutet dies 120-mal pro Sekunde.)
Schritt 3. Entwerfen Sie die Funkenstreckenbaugruppe
Wenn Sie eine einzelne Funkenstrecke planen, benötigen Sie Metallschrauben mit einer Dicke von mindestens 6 Millimetern, die als Funkenstrecke dienen und der Hitze standhalten, die durch die Entladung von Elektrizität zwischen den Funken entsteht. Sie können auch mehrere Funkenstrecken in Reihe schalten, eine rotierende Funkenstrecke verwenden oder Druckluft zwischen die Funken blasen, um die Temperatur zu mäßigen. (Ein alter Staubsauger kann zum Ausblasen der Luft verwendet werden.)
Schritt 4. Bauen Sie die primäre Induktorspule
Die Spule selbst besteht aus Draht, aber Sie benötigen etwas, um den Draht spiralförmig umzuwickeln. Bei dem Draht sollte es sich um emaillierten Kupferdraht handeln, den Sie in einem Elektrofachgeschäft oder durch Kannibalisierung des Steckdosenkabels eines ausrangierten Geräts erhalten. Das Objekt, um das du den Draht wickelst, kann entweder zylindrisch sein, z. B. eine Papp- oder Plastikröhre, oder konisch sein, wie z. B. ein alter Lampenschirm.
Die Länge des Kabels bestimmt die Induktivität der Primärspule. Die Primärspule sollte eine geringe Induktivität haben, sodass Sie vergleichsweise wenige Windungen benötigen. Sie können für die Primärspule nicht durchgehende Drahtabschnitte verwenden, sodass Sie Abschnitte nach Bedarf zusammenhaken können, um die Induktivität im laufenden Betrieb einzustellen
Schritt 5. Verbinden Sie den Primärkondensator, die Funkenstreckenbaugruppe und die Primärinduktorspule miteinander
Damit ist der Primärkreis geschlossen.
Schritt 6. Bauen Sie die sekundäre Induktorspule
Wie bei der Primärspule wickeln Sie Draht um eine zylindrische Form. Die Sekundärspule muss die gleiche Resonanzfrequenz wie die Primärspule haben, damit die Tesla-Spule effizient arbeitet. Die Sekundärspule muss jedoch höher/länger als die Primärspule sein, da sie eine größere Induktivität als die Primärspule haben muss und auch um zu verhindern, dass elektrische Entladungen aus dem Sekundärkreis den Primärkreis treffen und braten.
Wenn Ihnen die Materialien fehlen, um die Sekundärspule groß genug zu machen, können Sie dies durch den Bau einer Schlagschiene (im Wesentlichen einen Blitzableiter) zum Schutz des Primärkreises ausgleichen. Dies bedeutet jedoch, dass die meisten Entladungen der Tesla-Spule auf die Schlagschiene treffen und nicht in der Luft tanzen
Schritt 7. Machen Sie den Sekundärkondensator
Der Sekundärkondensator oder Entladeanschluss kann jede runde Form haben, wobei die zwei beliebtesten der Torus (Ring- oder Donutform) und die Kugel sind.
Schritt 8. Befestigen Sie den Sekundärkondensator an der Sekundärinduktorspule
Damit ist der Sekundärkreis geschlossen.
Ihr Sekundärstromkreis sollte getrennt von der Erdung Ihrer Haushaltsstromkreise geerdet werden, die den Transformator mit Strom versorgen, um zu verhindern, dass ein Strom von elektrischem Strom von der Tesla-Spule zur Erde für Ihre Haushaltsstromkreise fließt und möglicherweise alles, was an diesen Steckdosen angeschlossen ist, braten. Das Eintreiben eines Metallspießes in den Boden ist eine gute Möglichkeit, dies zu tun
Schritt 9. Bauen Sie die Pulsdrosseln
Drosseln sind einfache, kleine Induktivitäten, die verhindern, dass die von der Funkenstreckenbaugruppe erzeugten Impulse den Stromversorgungstransformator zerstören. Sie können einen herstellen, indem Sie dünnen Kupferdraht um ein schmales Rohr wickeln, z. B. einen Einweg-Kugelschreiber.
Schritt 10. Montieren Sie die Komponenten
Legen Sie den Primär- und Sekundärkreis nebeneinander und verbinden Sie den Netztransformator über die Drosseln mit dem Primärkreis. Sobald Sie den Transformator einstecken, ist Ihre Tesla-Spule betriebsbereit.
Wenn die Primärspule einen ausreichend großen Durchmesser hat, kann die Sekundärspule darin eingesetzt werden
Tipps
- Um die Richtung der aus dem Sekundärkondensator austretenden Streamer zu kontrollieren, platzieren Sie Metallgegenstände in der Nähe des Kondensators, ohne ihn jedoch zu berühren. Der Streamer wird vom Kondensator zum Objekt bogen. Wenn das Objekt ein Licht enthält, beispielsweise eine Glühbirne oder eine Leuchtstoffröhre, wird es durch den von der Tesla-Spule kommenden Strom zum Leuchten gebracht.
- Das Entwerfen und Bauen einer effizienten Tesla-Spule erfordert die Arbeit mit ziemlich komplexen mathematischen Gleichungen. Glücklicherweise können Sie leicht die entsprechenden Gleichungen und Online-Rechner finden, um die Mathematik zu berechnen.
Warnungen
- Solide Neon-Signaturtransformatoren, wie z. B. kürzlich hergestellte, enthalten in der Regel einen Erdschluss-Schutzschalter; Daher können sie die Spule nicht betreiben.
- Die Herstellung einer Tesla-Spule ist keine leichte Aufgabe, es sei denn, Sie haben bereits einige Ingenieur- und Elektronikkenntnisse.
- Ein Kondensator, der für Tesla-Spulen und andere Hochspannungs- und Ionengeneratoren oder Geräte wie Lifter verwendet wird, kann enorme Mengen an elektrischer Energie speichern und speichern und alle Energie augenblicklich entladen. Seien Sie äußerst vorsichtig und lassen Sie nicht zu, dass Kinder oder Personen ohne entsprechende Sicherheitsschulung damit arbeiten oder damit arbeiten.
