
在世界各地都有特斯拉線圈的愛好者,而這個似乎富有魔力的神奇的線圈簡直堪稱“人工閃電制造器”。本文將帶領(lǐng)你走近特斯拉線圈,揭示其奧秘,教你如何自己制造人工閃電。
先簡要介紹一下特斯拉線圈。
斯拉線圈又叫泰斯拉線圈,是從\"Tesla\"這個英文名直接音譯過來的。特斯拉線圈是一種分布參數(shù)高頻串聯(lián)諧振變壓器,可以獲得上百萬伏的高頻電壓。
其原理是使用變壓器使普通電壓升壓,然后經(jīng)由兩極線圈,從放電終端放電的設備。特斯拉線圈由兩個回路通過線圈耦合。首先電源對電容C1充電,當電容的電壓高到一定程度超過了打火間隙的閾值,打火間隙擊穿空氣打火,變壓器初級線圈的通路形成,能量在電容C1和初級線圈L1之間振蕩,并通過耦合傳遞到次級線圈。次級線圈也是一個電感,放頂罩C2和大地之間可以等效為一個電容,因此也會發(fā)生LC 振蕩。當兩級振蕩頻率一樣發(fā)生諧振的時候,初級回路的能量會涌到次級,放電端的電壓峰值會不斷增加,直到放電。 而特斯拉線圈不僅僅是被用在游戲或藝術(shù)方面,更可貴的是它擁有重大意義的用途,比如利用特斯拉線圈可以實現(xiàn)電能的無線傳輸,且該方式傳輸效率高、對生態(tài)破壞性小,但是實際應用中還存在諸多困難和障礙,還無法將其應用到實際電力輸送中。閃電是一種大氣放電現(xiàn)象,閃電發(fā)生時釋放巨大的能量,其電壓高達數(shù)百萬伏,平均電流約2×105A.據(jù)估計,地球每秒鐘被閃電擊中的次數(shù)達到45次。一次閃電所產(chǎn)生的能量足以讓一輛普通轎車行駛大約290~1450km,相當于30~144L汽油產(chǎn)生的能量。而對閃電的利用卻是相當困難的,這是因為閃電發(fā)生時間短至幾十毫秒,很難被捕捉到。而特斯拉線圈則是捕捉閃電的可能性工具之一。
下面開始介紹特斯拉線圈制作相關(guān)。
首先是所需材料。
【漆包線】直徑0.2-0.3都可以,半斤左右,視次級線圈大小而定,電子市場可以買到價格20-30元;
【PVC管】一根 50-75mm,長度30-50cm,一根直徑100mm,長10-20cm,總價10元鋁質(zhì)排風管,作為放電頂端,長度一米,直徑80mm左右,價格15元左右以上兩種材料在五金店或者建材市場能夠買到
【電磁爐電容】1200V 0.3UF,需要10-30個,約1.5元一個
【高壓電源】可以用NE555、TL494等芯片驅(qū)動電視機高壓包,產(chǎn)生20000V以上的高壓,但是更好的方法是使用一臺ZVS驅(qū)動器,這種驅(qū)動器功率大、發(fā)熱少、工作穩(wěn)定可靠。
然后是制作過程。
1、繞制次級線圈,用漆包線在直徑50-75mmPVC管上繞1000-1500圈;
2、制作放電頂端,如下圖用鋁質(zhì)排風管制作,為了方便固定,可將兩只不銹鋼碗一上一下將鋁管夾緊,中間打孔用螺絲固定。也可以用鋁盆、不銹鋼空心球、不銹鋼碗、盤子、易拉罐以及其他具有較大表面積的金屬物體作為放電頂端,需要注意的是,放電頂端要與次級線圈上端的漆包線連接在一起;
3、將放電頂端和次級線圈上頭的漆包線用導線連接;
4、制作初級線圈,將粗電線繞在10cm直徑的pVC管子上,為了方便調(diào)試,也可以將單 芯銅線扒皮后如下圖所示固定在管子上,注意要每一匝質(zhì)檢都要留有空隙
5、制作初級電容陣,每10個電容串聯(lián)為一組,根據(jù)需要多組并聯(lián),安全起見每個電容都要并聯(lián)一個1m的電阻;
6、制作打火器,將兩個金屬物體固定在絕緣體上,間距3-5mm,為了散熱,可以多用幾組串聯(lián)。
【調(diào)節(jié)諧振】
制作特斯拉線圈的關(guān)鍵就是要諧振,即初級LC頻率要和次級LC頻率相等。經(jīng)過計算你會發(fā)現(xiàn)L1C1≠L2C2,這是你需要調(diào)節(jié)初級線圈的匝數(shù),使之得到需要的電感值。初級線圈的匝數(shù)不宜過少,當調(diào)節(jié)匝數(shù)不能滿足諧振條件時,可以通過增減電容組粗調(diào),再調(diào)節(jié)初級線圈,確定了大概的匝數(shù)后,把電路連接好,通電觀察放電效果,然后斷電,微調(diào)調(diào)節(jié)初級的匝數(shù)(比如5.7、8.2圈)直到電弧最長。
【注意事項】
特斯拉線圈屬于高壓設備,嚴禁在通電時觸摸電路的任何部分!
經(jīng)過這些步驟,一個簡易的特斯拉線圈就制作完畢了。接通電源,親手制作的閃電就出現(xiàn)在眼前。
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