Катушка тесла своими руками в домашних условиях: Как сделать катушку Тесла своими руками в домашних условиях: проектирование, создание и сборка

Катушка тесла своими руками в домашних условиях

Содержание

1. Как Тесла изобрёл свою катушку
2. Принцип работы катушки тесла и применение
3. Изготовление катушки Тесла своими руками в домашних условиях
4. Схема
5. Инструменты и материалы
6. Пошаговая инструкция по изготовлению катушки
7. Особенности изготовления других видов устройств
8. Видео: как создать мини-катушку тесла

Сочетание нескольких физических законов в одном приборе воспринимается далёкими от физики людьми как чудо или фокус: вылетающие разряды, похожие на молнии, светящиеся вблизи катушки люминесцентные лампы, не подключённые к обычной электросети и т.д. При этом собрать катушку тесла своими руками можно из стандартных деталей, продающихся в любом магазине электротехники. Настройку устройства разумнее делегировать тем, кто знаком с принципами электричества, либо тщательно изучить соответствующую литературу.

Как Тесла изобрёл свою катушку

Никола Тесла — величайший изобретатель XX века

Одним из направлений работы Никола Тесла в конце девятнадцатого столетия стала задача передачи электрической энергии на большие расстояния без проводов. 20 мая 1891 года на своей лекции в университете штата Колумбия (США) он продемонстрировал сотрудникам Американского института электроинженерии удивительный прибор. Принцип его действия лежит в основе современных энергосберегающих люминесцентных ламп.

Во время экспериментов с катушкой Румкорфа по методике Генриха Герца Тесла обнаружил перегревание стального сердечника и плавление изоляции между обмотками при подключении к прибору высокоскоростного генератора переменного тока. Тогда он принял решение модифицировать конструкцию, создав воздушный зазор между обмотками и перемещая сердечник в различные положения. Он добавил в схему конденсатор, препятствующий выгоранию катушки.

Принцип работы катушки тесла и применение

При достижении соответствующей разности потенциалов избыток энергии выходит в виде стримера с фиолетовым свечением

Это резонансный трансформатор, в основе работы которого лежит следующий алгоритм:

• конденсатор заряжается от высоковольтного трансформатора;
• при достижении необходимого уровня заряда происходит разрядка с проскакиванием искры;
• в первичной катушке трансформатора происходит замыкание, приводящее к возникновению колебаний;
• перебирая точку подключения к виткам первичной катушки, изменяют сопротивление и настраивают всю схему.

В результате высокое напряжение в верхней части вторичной обмотки приведёт к появлению впечатляющих разрядов в воздухе. Для большей наглядности принцип действия устройства сравнивают с качелями, которые раскачивает человек. Качели — это колебательный контур из трансформатора, конденсатора и разрядника, человек — первичная обмотка, ход качели — движение электрического тока, а высота подъёма — разность потенциалов. Достаточно несколько раз с определённым усилием толкнуть качели, как они поднимутся на значительную высоту.

Помимо познавательно-эстетического использования (демонстрация разрядов и светящихся без подключения к сети ламп), устройство нашло своё применение в следующих отраслях:

• радиоуправление;
• передача данных и энергии без проводов;
• дарсонвализация в медицине — обработка поверхности кожи слабыми токами высокой частоты для тонизирования и оздоровления;
• поджиг газоразрядных ламп;
• поиск течи в вакуумных системах и др.

Изготовление катушки Тесла своими руками в домашних условиях

Проектирование и создание устройства не представляет сложности для людей, знакомых с принципами электротехники и электричества. Однако даже новичку под силу будет справиться с этой задачей, если провести грамотные расчёты и скрупулёзно следовать пошаговой инструкции. В любом случае до начала работ следует обязательно ознакомиться с правилами техники безопасности для работ с высоким напряжением.

Схема

Катушка тесла представляет собой две катушки без сердечника, посылающих большой импульс тока. Первичная обмотка состоит из 10 витков, вторичная — из 1000. Включение в схему конденсатора позволяет снизить до минимума потери искрового заряда. Выходная разность потенциалов превышает миллионы вольт, что позволяет получать эффектные и зрелищные электрические разряды.

Перед тем как взяться за изготовление катушки своими руками, необходимо изучить схему её строения

Инструменты и материалы

Для сбора и последующего функционирования катушки Тесла понадобится подготовить следующие материалы и оборудование:

• трансформатор с выходным напряжением от 4 кВ 35 мА;
• болты и металлический шарик для разрядника;
• конденсатор с рассчитанными параметрами ёмкости не ниже 0,33 µF 275 В;
• ПВХ труба диаметром 75 мм;
• эмалированная медная проволока сечением 0,3–0,6 мм — пластиковая изоляция предотвращает пробой;
• полый металлический шар;
• толстый кабель или трубка из меди сечением 6 мм.

Пошаговая инструкция по изготовлению катушки

В качестве источника питания также можно использовать мощные батареи

Алгоритм изготовления катушки состоит из следующих этапов:

1. Подбор источника питания. Оптимальный вариант для новичка — трансформаторы для неоновых вывесок. В любом случае выходное напряжение на них не должно быть ниже 4кВ.
2. Изготовление разрядника. От качества этого элемента зависит общая производительность устройства. В самом простом случае это могут быть вкрученные на расстоянии в несколько миллиметров друг от друга обыкновенные болты, между которыми установлен металлический шарик. Расстояние подбирают таким образом, чтобы искра пролетала в том случае, когда только разрядник подключён к трансформатору.
3. Расчёт ёмкости конденсатора. Резонансную ёмкость трансформатора умножают на 1,5 и получают искомую величину. Конденсатор с заданными параметрами разумнее приобрести готовый, поскольку при отсутствии достаточного опыта сложно собрать этот элемент самостоятельно, чтобы он работал. При этом могут возникнуть сложности с определением его номинальной ёмкости. Как правило, при отсутствии большого элемента конденсаторы катушки представляют собой сборку из трёх рядов по 24 конденсатора в каждом. При этом на каждом конденсаторе должен быть установлен гасящий резистор 10 МОм.
4. Создание вторичной катушки. Высота катушки равна пяти её диаметрам. Под эту длину подбирают подходящий доступный материал, например, поливинилхлоридную трубу. Её обматывают медной проволокой в 900–1000 витков, а затем покрывают лаком для сохранения эстетичного внешнего вида. К верхней части прикрепляют полый шар из металла, а нижнюю часть заземляют. Желательно продумать отдельное заземление, так как при использовании общедомового велика вероятность выхода из строя других электроприборов. Если готовый металлический шар отсутствует, то его можно заменить другими аналогичными вариантами, выполненными самостоятельно:
   • обернуть пластиковый шар фольгой, которую следует тщательно разгладить;
   • обмотать алюминиевой лентой гофротрубу, свёрнутую в круг.
5. Создание первичной катушки. Толщина трубки препятствует резистивным потерям, с увеличением толщины уменьшается её способность к деформированию. Поэтому сильно толстый кабель или трубка будут плохо сгибаться и трескаться в местах сгибов. Шаг между витками выдерживают в 3–5 мм, количество витков зависит от общих габаритов катушки и подбирается экспериментально, также как и место подключения устройства к источнику питания.
6. Пробный запуск. После выполнения первичных настроек запускают катушку.

Особенности изготовления других видов устройств

Её в основном используют в оздоровительных целях

Для изготовления плоской катушки предварительно готовят основание, на которое последовательно укладывают два медных провода сечением 1,5 мм параллельно плоскости основания. Сверху укладку лакируют, продлевая срок службы. Внешне этот прибор представляет собой ёмкость из двух вложенных друг в друга спиральных обкладок, подключаемых к источнику питания.

Технология изготовления мини-катушки идентична выше рассмотренному алгоритму для стандартного трансформатора, но в этом случае понадобится меньше расходных материалов, а запитать её можно будет от стандартной батарейки «Крона» 9В.

Видео: как создать мини-катушку тесла

При подключении катушки к трансформатору, выводящему ток посредством музыкальных волн высокой частоты, можно получить устройство, разряды которого меняются в зависимости от ритма звучащей музыки. Используется при организации шоу и развлекательных аттракционов.

Катушка Тесла — высокочастотный резонансный трансформатор высокого напряжения. Потери энергии при высокой разнице потенциалов позволяют получать красивые электрические явления в виде молний, самозагорающихся ламп, реагирующих на музыкальный ритм разрядов и др. Собрать этот прибор можно из стандартных электротехнических деталей. Однако не следует забывать о мерах предосторожности как во время создания, так и во время использования устройства.

Катушка Тесла своими руками (схема, 32 фото и подробное описание)

Самодельная мини катушка Тесла сделанная своими руками в домашних условиях. Схема и подробное описание изготовления.

Всем самоделкиным привет! В этот раз, мы рассмотрим очень интересную самоделку — самодельный трансформатор Теслы.

Трансформатор Теслы (катушка Теслы) — это резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты. Устройство изобретено Николой Теслой и носит его имя.  Запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Думаю, каждый из Вас, слышал о катушке Теслы, сделать такой трансформатор можно и в домашних условиях. Мы изготовим миниатюрную версию этого устройства, подробные пошаговые фото представлены ниже.

• — Медные провода диаметром — 0,25 и 1,2 мм.
• — Транзистор 2N2222A.
• — Резистор 22 КОм.
• — Батарейка 9 В (Крона).
• — Разъем для батареи.
• — Припой.
• — Полиэтиленовая трубка, кусочек фанеры.
• — Изоляционная лента.

Схема катушки Тесла.

В качестве корпуса катушки можно использовать полиэтиленовую трубку, также подойдет и ПВХ труба. Ее внешний диаметр должен быть около 20 мм. На одном краю трубки зафиксируем изоляционной лентой край эмалированного провода диаметром 0,25 мм, и наматываем вторичную, высоковольтную обмотку.

Всего потребуется сделать 200 витков, важно укладывать их плотно друг к другу, не допуская перехлестов и пропусков. Также недопустимы разрывы. Последние витки также фиксируются изоляционной лентой.

Для изготовления первичной обмотки, нужен провод диаметром 1,2 мм. Его края зачищаются наждачной бумагой, или ножом. Количество витков обмотки — четыре.

Катушку нужно зафиксировать на деревянной дощечке, сделать это можно с помощью термоклея.

Затем на катушку надевается первичная обмотка, и фиксируется в ее нижней части

Коллектор транзистора припаивается к одному из выводов первичной обмотки.

К базе транзистора припаивается один вывод высоковольтной обмотки. Второй останется свободным.

Резистор припаивается между базой транзистора, и вторым выводом первичной обмотки.

Теперь остается припаять отрицательный провод питания к коллектору, а положительный — ко второму выводу первичной обмотки.

Можно подключать батарейку 9 вольт, к клеммам, и начинать испытания.

Люминесцентная лампа, засветилась при приближении к трансформатору.

Также светится и светодиод, припаянный к небольшой катушке.

Вот так это выглядит в темноте.

Вот такую самодельную катушку Тесла, можно сделать своими руками в домашних условиях.

Не забывайте, что Вы имеете дело с высоким напряжением! Соблюдайте безопасность!

Процесс изготовления трансформатора Теслы, также показан в этом видео:

Автор самоделки: «KJDOT».

Большая катушка Тесла | Демонстрационный зал физики UCSC

Рисунок 1: Наша катушка Тесла (искровой разрядник)

Наша самодельная катушка Тесла может генерировать 1,2 миллиона вольт высокочастотного переменного тока. Он может производить длинные шумные искры и является одной из любимых демонстраций студентов. Также доступна настольная версия катушки Тесла высотой 12 дюймов.

Оборудование:

• Катушка Тесла
• Длинная люминесцентная лампа
• Демонстратор (в одиночку это должны делать только опытные инструкторы!)

Демонстрация:

1. Разместите катушку Тесла вдали от любых металлических предметов, ноутбуков и людей (не менее нескольких метров). Проложите кабель с красной кнопкой на конце на приличном расстоянии от катушки.
2. Поверните ключ в положение «ВКЛ», затем включите вентилятор.
3. Приглушите свет.
4. Встаньте в нескольких метрах от катушки и нажмите красную кнопку на кабеле, чтобы из металлической сферы вырвался свет.
5. Поместите люминесцентную лампу на стол рядом с катушкой, чтобы показать, что катушка Тесла может питать ее посредством беспроводной передачи энергии

Объяснение:

Все катушки Тесла состоят из 4 основных компонентов: первичной катушки, вторичной катушки, верхней нагрузки и схемы управления. При правильном сочетании эти части позволяют катушкам Теслы создавать экстремальные напряжения в верхней нагрузке, что позволяет создавать большие электрические дуги в воздухе.

Рисунок 2: Диаграмма катушки Тесла, Live Science

Для обычной катушки Тесла этот впечатляющий дисплей основан на накоплении энергии в схеме управления и передаче энергии от первичной катушки к вторичной. Во-первых, энергия накапливается в большой батарее конденсаторов (группировка конденсаторов последовательно или параллельно) под основными катушками. Этот конденсаторный накопитель энергии позволяет подавать короткие импульсы высокой мощности на первичную катушку. Как только этот высокочастотный ток поступает в первичную катушку, следующая ступень передачи энергии зависит от соединения первичной и вторичной катушек. Первичная катушка, большая медная трубка, обернутая вокруг основания катушки Тесла, имеет гораздо меньшее количество витков по сравнению со вторичной катушкой, тонким красным проводом, охватывающим всю катушку Тесла до верхней нагрузки. Эта комбинация катушек эффективно создает повышающий трансформатор, преобразующий низкое напряжение, сильноточный ток в первичной катушке в высоковольтный, слаботочный электричество во вторичной катушке. Вторичная катушка подключена к верхней нагрузке, в нашем случае к большому металлическому шару, а другой конец заземлен. Эти соединения можно увидеть на рисунке 3:

Рисунок 3: Схема катушки Тесла, Википедия

На данном этапе наша катушка Тесла имеет большой перепад напряжения (1,2 миллиона вольт) между верхней нагрузкой и землей. Единственная причина, по которой он может создавать такие большие напряжения, связана с эффективной емкостью (C2 на рис. 3 выше) между верхней нагрузкой и землей, создаваемой воздушным зазором между ними. Однако, как только напряжение поднимется достаточно высоко, этот воздушный зазор окажется коротким для нашего высоковольтного электричества. Наконец, наша катушка Теслы посылает длинные электрические разряды по воздуху.

На самом деле связь между первичной и вторичной обмотками не так проста, как в обычном повышающем трансформаторе. Трансформаторы обычно работают с постоянным током и, следовательно, с постоянным магнитным полем в их сердечнике. Напротив, катушки Теслы работают с переменным током, что делает их связь катушек резонансным гармоническим генератором. Каждая катушка имеет соответствующую резонансную частоту:

Приравнивание этих частот дает соотношение L ₁ C ₁ =L ₂ C ₂

Когда резонансные частоты этих двух катушек равны, колебания достигают максимальной передачи мощности. Чтобы согласовать эти две частоты, проще всего изменить количество витков как в первичной, так и во вторичной катушках. Емкость цепи первичной катушки достаточно просто отрегулировать, так как это батарея конденсаторов, используемая в схеме управления. Однако емкость вторичной цепи гораздо сложнее настроить, потому что она связана с формой верхней нагрузки и расстоянием, на котором искры проходят через воздух. Обычно эти резонансные частоты находятся в диапазоне радиочастот (от 100 кГц до 1 МГц).

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что первичная и вторичная катушки являются наиболее заметными частями сборки катушек Теслы. Тем не менее, схема управления играет неоспоримо большую роль в работе этой искрогасительной штуковины. Из-за сложного состава электрических компонентов проектирование схемы управления относится к области электротехники. С другой стороны, связь первичной и вторичной катушек в большей степени зависит от физики в виде наведенных магнитных полей, вызванных движущимися заряженными частицами.

Конструкция этих цепей, подающих ток на первичную катушку, в значительной степени зависит от того, какой тип катушки Теслы предполагается построить. Наиболее распространенные формы катушки Тесла включают искровой разрядник и полупроводниковую катушку.

Наша катушка Тесла имеет искровой разрядник. Схема управления искровым разрядником намного проще, чем ее твердотельные аналоги, потому что она состоит только из зарядного конденсатора и искрового разрядника, как следует из названия. Конденсатор накапливает ток до тех пор, пока не достигнет достаточно высокого напряжения для короткого замыкания искрового промежутка (замыкание цепи с небольшим или нулевым сопротивлением), посылая высокочастотный переменный ток на первичную катушку. Принципиальную схему такой цепи можно увидеть на рисунке 4 ниже:

Рис. 4. Упрощенный ТП искрового разрядника, Википедия

Рис. 5. ТП искрового разрядника в работе, Википедия

На более сложной стороне конструкции находится твердотельная катушка Тесла (SSTC). SSTC отличается от эквивалента искрового разрядника тем, что в нем используются транзисторы (BJT, MOSFET и тиристоры) и микросхемы операционных усилителей (операционный усилитель) для подачи питания на первичную катушку. Повышенная сложность этой конструкции дает много преимуществ. Во-первых, использование транзисторов для подачи тока позволяет регулировать диапазон выходных частот. Это позволяет легко оптимизировать передачу мощности между первичной и вторичной обмотками. Во-вторых, такая установка гораздо тише подает ток, поскольку в ней отсутствует зазор, через который с шумом проскакивают искры. Наконец, SSTC позволяет вносить более широкий диапазон изменений в производимые искры. Изменение рабочего цикла на выходе вашей схемы управления создает возможность изменения формы дуги (щеточный, стримерный или коронный разряд). Кроме того, подача выходного сигнала, сочетающего две частоты, может создавать слышимый звук, также известный как поющая катушка Тесла. Пример оформления SSTC:

Рисунок 6: Твердотельная TC-диаграмма, катушки Тесла Стива Уорда

Рисунок 7: SSTC, производящие кистевые разряды, катушки Тесла Стива Уорда

Эти высокие уровни сложности позволяют повысить эффективность и мощность по сравнению с их альтернативами с искровым разрядником. Помимо этих различий, искровой разрядник и SSTC очень похожи и дают аналогичные результаты.

Демонстрационные фотографии:

Рисунок 8: Наша катушка Тесла в Thimann 3

Рисунок 9: Катушка Тесла и люминесцентный свет

Рисунок 10: Наша катушка Тесла в действии

Рисунок 11: Катушка Тесла питает люминесцентную лампу без контакта

Примечания:

• Осторожно и может повредить компьютеры или чувствительное оборудование. Держите катушку на расстоянии нескольких метров от ближайшего наблюдателя!
• Эта демонстрация может быть показана только в Thimann 1 или 3.

Связанные демонстрации:

• Генератор Ван де Граафа
• Трубка большого спектра
• Мини-катушка Теслы
• Лестница Иакова

Написано Ноем Пиком

PBS: Тесла – Повелитель молний: Катушка Теслы