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.
Содержание
- 1 Что такое катушка Теслы
- 2 Катушка Теслы простыми словами
- 3 Для чего нужна катушка Теслы
- 4 Почему никто не развивает катушку Теслы
- 5 Где применяются катушки Теслы
- 6 Тесла и Тунгусский метеорит
- 7 Как сделать катушку Теслы
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.
где находится и что посмотреть рядом
Катушка Теслы всегда была атрибутом образа «безумного учёного». Трансформаторы, разработанные великим Николой Теслой, издавна привлекают любителей высокого напряжения. Однако самая большая в мире катушка Теслы была создана не для научных целей или в качестве реквизита для кинофильмов, а как произведение искусства.
Эта 12-метровая катушка, известная как «Электрум», была заказана выдающимся меценатом Новой Зеландии Аланом Гиббсом и установлена в апреле 1998 года на территории его фермы на окраинах Окленда. Трансформатор воплотили в жизнь ныне покойный художник Эрик Орр и инженер-специалист по механизмам высокого напряжения Грег Лейх. Огромная катушка способна генерировать заряд мощностью более 3 млн вольт — этого достаточно, чтобы вырвать электроны из молекул воздуха вокруг неё.
Особое внимание стоит уделить полой сферической клетке наверху «Электрума», где Грег Лейх часто сидит во время развлекательных шоу. Электрические дуги, исходящие из катушки, мгновенно убили бы любого, кого они коснулись, но Лейх находится в безопасности в клетке Фарадея, созданной сферической кабиной. Конечно, если он положит руку на основание клетки, он мгновенно будет казнён на этом подобии электрического стула.
Хотя «Электрум» в настоящее время является самой большой в мире катушкой Теслы, это не самый большой подобный трансформатор из когда-либо созданных.
Этот титул принадлежит 18-этажной катушке, построенной в 1903 году самим Николой Теслой в Ворденклифе на Лонг-Айленде. К сожалению, башня была снесена из-за недостатка финансирования, прежде чем устройство запустили на полную мощность. Грег Лейх планирует в будущем осуществить мечты Теслы и построить башню Ворденклиф версии 2.0.
Для реализации проекта под названием «Молния по запросу» («Lightning on Demand», или «LOD») Лейх приобрёл 33 га земли в пустыне Невада. Там он планирует построить две 36-метровые катушки Теслы, которые будут достаточно большими, чтобы генерировать электрические дуги мощностью 10 млн вольт, бьющие на расстояние, равное футбольному полю. Построив пару катушек в масштабе 1:12 (всё ещё почти 3,6 м в высоту) для демонстрации работоспособности своей концепции, Лейх ищет источники финансирования для воплощения своей электрической мечты в жизнь.
Другие крупные катушки Тесла современности — трансформатор «BIGGG» в Оклахоме, «Big Bruiser» в Висконсине и парные катушки «CAUAC», которые участвуют в ежегодном музыкальном фестивале Коачелла.
Ряд крупных катушек можно также увидеть на ежегодной конференции «Теслатон».
Полезно знать
Предварительно проверьте сайт фермы Гиббса — она открыта только несколько дней в месяц, и вам потребуется предварительное бронирование.
удивительное электричество научные инструменты катушки Теслы Никола Тесла
Авторы: Сергей Монаенков, Ксения
Где остановиться
Booking.com
Беспроводное электричество? Как работает катушка Теслы
Живая наука поддерживается аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.
Студент Университета Иллинойса Стив Уорд и старший техник Fermilab Джефф Ларсон разработали двойные катушки Теслы, способные испускать искры на 12 футов (4 метра).
Среди своих многочисленных нововведений Никола Тесла мечтал создать способ обеспечения мира электроэнергией без прокладки проводов по всему миру. Изобретатель был близок к этому, когда его эксперименты с электричеством в стиле «безумного ученого» привели к созданию катушки Теслы.
Первая система, которая могла передавать электричество по беспроводной связи, катушка Тесла была поистине революционным изобретением. Ранние радиоантенны и телеграфы использовали это изобретение, но варианты катушки также могут делать просто крутые вещи — например, стрелять молниями, посылать электрические токи через тело и создавать электронные ветры.
Тесла разработал катушку в 1891 году, до того, как обычные трансформаторы с железным сердечником использовались для питания таких устройств, как системы освещения и телефонные цепи. Эти обычные трансформаторы не могут выдержать высокую частоту и высокое напряжение, которые могут выдержать более свободные катушки в изобретении Теслы.
Концепция катушки на самом деле довольно проста и использует электромагнитную силу и резонанс. Используя медную проволоку и стеклянные бутылки, электрик-любитель может построить катушку Тесла, которая может производить четверть миллиона вольт. [Инфографика: как работает катушка Теслы]
Установка
Катушка Тесла состоит из двух частей: первичной и вторичной, каждая со своим конденсатором. (Конденсаторы хранят электроэнергию точно так же, как батареи.) Две катушки и конденсаторы соединены искровым разрядником — воздушным зазором между двумя электродами, который генерирует электрическую искру. Внешний источник, подключенный к трансформатору, питает всю систему. По сути, катушка Тесла представляет собой две разомкнутые электрические цепи, соединенные с искровым разрядником.
Катушка Тесла нуждается в высоковольтном источнике питания. Обычный источник питания, питаемый через трансформатор, может выдать ток необходимой мощности (не менее тысячи вольт).
В этом случае трансформатор может преобразовывать низкое напряжение сети в высокое напряжение.
Как катушки Теслы генерируют электрические поля высокого напряжения. (Изображение предоставлено Россом Торо, художником по инфографике)Как это работает
Источник питания подключен к первичной обмотке. Конденсатор первичной обмотки действует как губка и впитывает заряд. Сама первичная катушка должна выдерживать большой заряд и огромные скачки тока, поэтому катушку обычно делают из меди, которая хорошо проводит электричество. В конце концов, конденсатор накапливает столько заряда, что разрушает сопротивление воздуха в искровом промежутке. Затем, подобно выдавливанию смоченной губки, ток течет из конденсатора вниз по первичной обмотке и создает магнитное поле.
Большое количество энергии приводит к быстрому разрушению магнитного поля и генерации электрического тока во вторичной обмотке. Напряжение, пронизывающее воздух между двумя катушками, создает искры в искровом промежутке.
Энергия перебрасывается туда и обратно между двумя катушками несколько сотен раз в секунду и накапливается во вторичной катушке и конденсаторе. В конце концов, заряд во вторичном конденсаторе становится настолько высоким, что он вырывается на свободу в результате мощного выброса электрического тока.
Возникающее в результате высокочастотное напряжение может освещать люминесцентные лампы на расстоянии нескольких футов без подключения к электрическому проводу. [Фотографии: Историческая лаборатория Николы Теслы в Уорденклифе]
В идеально спроектированной катушке Теслы, когда вторичная катушка достигает максимального заряда, весь процесс должен начаться заново, и устройство должно стать самоподдерживающимся. Однако на практике этого не происходит. Нагретый воздух в искровом промежутке отводит часть электричества от вторичной катушки обратно в зазор, так что в конечном итоге катушка Тесла исчерпает энергию. Вот почему катушка должна быть подключена к внешнему источнику питания.
Принцип работы катушки Теслы заключается в достижении явления, называемого резонансом. Это происходит, когда первичная катушка пропускает ток во вторичную катушку как раз в нужное время, чтобы максимизировать энергию, передаваемую во вторичную катушку. Думайте об этом как о моменте, когда нужно подтолкнуть кого-то на качелях, чтобы они качнулись как можно выше.
Установка катушки Тесла с регулируемым поворотным разрядником дает оператору больше контроля над напряжением тока, который она производит. Вот как катушки могут создавать сумасшедшие вспышки молнии и даже могут быть настроены для воспроизведения музыки, приуроченной к вспышкам тока.
Хотя катушка Теслы больше не имеет практического применения, изобретение Теслы полностью изменило понимание и использование электричества. В радиоприемниках и телевизорах до сих пор используются разновидности катушки Теслы.
Подпишитесь на Келли Дикерсон в Twitter . Подпишитесь на нас @livescience , Facebook и Google+ .
Келли Дикерсон — штатный сотрудник Live Science и Space.com. Она регулярно пишет о физике, астрономии и проблемах окружающей среды, а также на общенаучные темы. Келли работает над степенью магистра гуманитарных наук в Высшей школе журналистики Городского университета Нью-Йорка, а также имеет степень бакалавра наук и степень бакалавра гуманитарных наук в колледже Берри. Келли занимается плаванием в течение 13 лет, увлекается скимбордингом и бегом на длинные дистанции.
Руководство по проектированию, изготовлению и эксплуатации катушек Тесла
by
Кевин Уилсон
В сочетании с
TeslaMap — Программа проектирования катушек Теслы
Содержание
Введение
Дизайн
Теория работы
Источник питания
Первичная емкость
Вторичная катушка
Верхняя загрузка
Первичная катушка
Образец конструкции
Строительство
Схема
Запчасти
Источник питания (НСТ)
Первичные конденсаторы (MMC)
Искровой разрядник
Первичная катушка
Вторичная катушка
Верхняя загрузка
Конденсаторы PFC
Защита NST
Сетевые фильтры
Шасси
Необходимые инструменты
Электропроводка
Заземление
Операция
Безопасность
Регулировка зазоров
Тюнинг
Развлечение
Поиск и устранение неисправностей
Приложение
Часто задаваемые вопросы
Полезные ссылки
Разное
Введение
Добро пожаловать в Руководство по проектированию, изготовлению и эксплуатации катушек Теслы.
Я надеюсь, что это руководство послужит исчерпывающим пошаговым справочником с простыми инструкциями. Следуя этому руководству, вы можете построить катушку Тесла, способную генерировать дуги молнии длиной более 4 футов.
Дизайн
Руководство начнется с основного введения в катушки Тесла, как они работают и как правильно их спроектировать. Этот раздел в основном содержит утомительные уравнения и формулы, используемые в процессе проектирования. К счастью, использование программного обеспечения, такого как программа проектирования катушек TeslaMap Tesla, может быстро и легко выполнить все необходимые расчеты за вас. Если вы решите использовать программу, вы можете пропустить раздел дизайна и использовать его в качестве справочного материала. Этот раздел, вероятно, станет более понятным после прочтения раздела «Конструкция», в котором более подробно описаны детали катушки Теслы.
Строительство
Этот раздел проведет вас через процесс изготовления катушки Тесла.
Я покажу вам все необходимые части и дам совет, который поможет вам избежать ошибок.
Эксплуатация
Наконец, я объясню, как настроить и отрегулировать катушку Тесла для безопасной работы и максимальной эффективности. Я дам несколько советов по устранению неполадок, которые помогут вам решить те небольшие проблемы, которые часто возникают.
Это руководство предназначено для всех, кто имеет базовый или продвинутый опыт работы с электроникой, немного свободного времени и желание создать собственное освещение. Полезно иметь некоторый практический опыт работы с электроникой, но это не обязательно. В этом руководстве рассматриваются только традиционные катушки Тесла, а не твердотельные катушки Тесла или усиливающие катушки Тесла. Тем не менее, все типы катушек Теслы имеют много общих частей и принципов работы, поэтому это руководство можно использовать в качестве справочного материала для других типов катушек Теслы. Я стараюсь гарантировать, что вся информация в этом руководстве верна, но исследования постоянно создают новые методы, а старые идеи улучшаются или отбрасываются.