Binuo noong 1891 ni Nikola Tesla, ang Tesla coil ay nilikha upang magsagawa ng mga eksperimento sa paglikha ng mga boltahe na may kuryente na naglalabas. Binubuo ito ng isang supply ng kuryente, isang capacitor at coil transpormer na itinakda upang ang boltahe na mga taluktok ay kahalili sa pagitan ng dalawa, at itinakda ang mga electrode upang ang mga spark ay tumalon sa pagitan nila sa pamamagitan ng hangin. Ginamit sa mga application mula sa mga particle accelerator hanggang sa telebisyon at mga laruan, maaaring gawin ang isang Tesla coil mula sa kagamitan sa tindahan ng electronics o mula sa mga sobrang materyal. Inilalarawan ng artikulong ito kung paano bumuo ng isang spark-gap Tesla coil, na naiiba mula sa isang solidong-estado na Tesla coil at hindi maaaring magpatugtog ng musika.
Mga hakbang
Bahagi 1 ng 2: Pagpaplano ng isang Tesla Coil
Hakbang 1. Isaalang-alang ang laki, pagkakalagay, at mga kinakailangan sa kuryente ng Tesla coil bago mo ito itayo
Maaari kang bumuo ng isang malaking isang Tesla coil ayon sa pinapayagan ng iyong badyet; gayunpaman, ang mala-kidlat na parang sparks Tesla coil ay lumilikha ng init at nagpapalawak ng hangin sa kanilang paligid (sa esensya, lumilikha ng kulog). Ang kanilang mga patlang sa kuryente ay maaari ding maglaro ng kagipitan sa mga elektronikong aparato, kaya malamang na gugustuhin mong itayo at patakbuhin ang iyong Tesla coil sa isang malayo na lugar, tulad ng isang garahe o iba pang pagawaan. Gusto mo ring isaalang-alang kung mas may katuturan upang bumuo ng isang Tesla coil mula sa isang kit, o magtipon ng mga materyales mula sa simula. Parehong may mga kalamangan at dehado sa mga larangan ng gastos, oras ng pagbuo, mga mapagkukunan para sa tulong, at pagiging maaasahan.
Upang malaman kung gaano kalaki ang isang puwang ng spark na maaari mong mapaunlakan, o kung gaano karaming lakas ang kailangan mo upang gumana ito, hatiin ang haba ng puwang ng spark sa pulgada ng 1.7 at parisukat ito upang matukoy ang input power sa watts. (Sa kabaligtaran, upang mahanap ang haba ng agwat ng spark, i-multiply ang square root ng kapangyarihan sa watts ng 1.7.) Ang isang Tesla coil na lumilikha ng spark gap na 60 pulgada (150 cm) (1.5 metro) ay mangangailangan ng 1, 246 watts. (Ang isang Tesla coil na gumagamit ng isang 1-kilowatt na mapagkukunan ng kuryente ay makakabuo ng isang spark gap na halos 54 pulgada, o 1.37 metro.)
Hakbang 2. Alamin ang terminolohiya
Ang pagdidisenyo at pagbuo ng isang Tesla coil ay nangangailangan ng pag-unawa sa ilang mga siyentipikong termino at yunit ng sukat. Kakailanganin mong maunawaan ang kanilang layunin at pag-andar upang maayos na makagawa ng Tesla coil. Narito ang ilan sa mga term na kailangan mong malaman:
- Ang kapasidad ay ang kakayahang humawak ng isang singil sa kuryente o ang dami ng singil na kuryente na nakaimbak para sa isang naibigay na boltahe. (Ang isang aparato na idinisenyo upang humawak ng isang singil sa kuryente ay tinatawag na isang kapasitor.) Ang yunit ng sukat para sa kapasidad ay ang farad (dinaglat na "F"). Ang isang farad ay tinukoy bilang 1 ampere-segundo (o coulomb) bawat volt. Karaniwan, ang capacitance ay sinusukat sa mas maliit na mga yunit, tulad ng microfarad (dinaglat na "uF"), isang milyon sa isang farad, o ang picofarad (dinaglat na pF at kung minsan ay binabasa bilang "puff"), isang trilyong bahagi ng isang farad.
- Ang inductance, o self-inductance, ay kung magkano ang boltahe na dala ng isang de-kuryenteng circuit bawat halaga ng kasalukuyang sa circuit. (Ang mga linya ng kuryente na may mataas na pag-igting, na nagdadala ng isang mataas na boltahe ngunit isang mababang kasalukuyang, ay may mataas na inductance.) Ang yunit ng sukat para sa inductance ay ang henry (dinaglat na "H"). Ang isang henry ay tinukoy bilang 1 volt-segundo bawat ampere ng kasalukuyang. Karaniwan, ang inductance ay sinusukat sa mas maliit na mga yunit, tulad ng millihenry (dinaglat na "mH"), isang libu-libo ng isang henry, o ang microhenry (dinaglat na "uH"), isang milyon sa isang henry.
- Ang dalas ng resonant, o dalas ng resonance, ay ang dalas kung saan ang pagtutol sa paglipat ng enerhiya ay nasa isang minimum. (Para sa isang coil ng Tesla, ito ang pinakamabuting kalagayan ng operating point para sa paglilipat ng elektrikal na enerhiya sa pagitan ng pangunahin at pangalawang coil.) Ang yunit ng sukat para sa resonant frequency ay ang hertz (dinaglat na "Hz"), na tinukoy bilang 1 cycle bawat segundo. Mas karaniwan, ang resonant frequency ay sinusukat sa kilohertz (dinaglat na "kHz"), na may isang kilohertz na katumbas ng 1000 hertz.
Hakbang 3. Ipunin ang mga bahagi na kakailanganin mo
Kakailanganin mo ang isang transpormador ng suplay ng kuryente, isang pangunahing kapasidad na pang-capacitance, isang pagpupulong ng puwang ng spark, isang mababang-inductance na pangunahing coil ng inductor, isang mataas na inductance na pangalawang inductor coil, isang mababang-capacitance na pangalawang capacitor at isang bagay upang sugpuin, o mabulunan, ang mga pulso ng ingay ng mataas na dalas na nilikha kapag ang Tesla coil ay nagpapatakbo. Para sa karagdagang impormasyon sa mga bahagi, tingnan ang susunod na seksyon, "Paggawa ng Tesla Coil."
Ang iyong mapagkukunan / transpormador ng kapangyarihan ay nagpapakain ng lakas sa pamamagitan ng mga choke sa pangunahing, o circuit ng tangke, na kumokonekta sa pangunahing kapasitor, pangunahing inductor coil at spark gap assembling. Ang pangunahing coil ng inductor ay inilalagay na katabi ng, ngunit hindi na-wire, ang inductor coil ng pangalawang circuit, na konektado sa pangalawang capacitor. Kapag ang pangalawang capacitor ay nakabuo ng sapat na singil sa kuryente, ang mga streamer ng kuryente (mga bolts ng kidlat) ay aalis mula rito
Bahagi 2 ng 2: Paggawa ng isang Tesla Coil
Hakbang 1. Piliin ang iyong transpormer ng supply ng kuryente
Tinutukoy ng iyong transpormador ng supply ng kuryente kung gaano kalaki ang maaari mong gawin ang iyong Tesla coil. Karamihan sa mga Tesla coil ay nagpapatakbo ng isang transpormer na naglalagay ng boltahe sa pagitan ng 5, 000 hanggang 15, 000 volts sa isang kasalukuyang pagitan ng 30 at 100 milliamperes. Maaari kang makakuha ng isang transpormer mula sa isang labis na tindahan sa kolehiyo o mula sa Internet, o i-cannibalize ang transpormer mula sa isang neon sign.
Hakbang 2. Gawin ang pangunahing kapasitor
Ang pinakamahusay na paraan upang likhain ang capacitor na ito ay ang wire ng isang bilang ng mga maliliit na capacitor sa serye upang ang bawat capacitor ay hawakan ang isang pantay na bahagi ng kabuuang boltahe ng pangunahing circuit. (Kinakailangan nito na ang bawat indibidwal na capacitor ay may parehong capacitance tulad ng iba pang mga capacitor sa serye.) Ang ganitong uri ng capacitor ay tinatawag na isang multi-mini-capacitor o MMC.
- Ang mga maliliit na capacitor, at ang kanilang kaugnay na mga resistors ng dugo, ay maaaring makuha mula sa mga tindahan ng supply ng electronics, o maaari kang mag-scrounge para sa mga ceramic capacitor mula sa mga lumang set ng telebisyon. Maaari mo ring gawin ang mga capacitor sa mga sheet ng polyethylene at aluminyo foil.
- Upang ma-maximize ang output ng kuryente, dapat maabot ng pangunahing capacitor ang buong kapasidad nito bawat kalahating ikot ng dalas ng kuryenteng ibinibigay dito. (Para sa isang supply ng kuryente na 60 Hz, nangangahulugan ito ng 120 beses bawat segundo.)
Hakbang 3. Idisenyo ang pagpupulong ng spark gap
Kung nagpaplano ka sa isang solong agwat ng spark, kakailanganin mo ang mga bolt ng metal na hindi bababa sa isang isang pulgada-pulgada (6 millimeter) na makapal upang magsilbing puwang ng spark upang mapaglabanan ang init na nabuo ng paglabas ng kuryente sa pagitan ng mga spark. Maaari mo ring i-wire ang maraming mga puwang ng spark sa serye, gumamit ng isang rotary spark gap o pumutok ng naka-compress na hangin sa pagitan ng mga spark upang ma-moderate ang temperatura. (Ang isang lumang vacuum cleaner ay maaaring magamit upang pumutok ang hangin.)
Hakbang 4. Buuin ang pangunahing coil ng inductor
Ang likaw mismo ay gawa sa kawad, ngunit kakailanganin mo ang isang bagay upang ibalot ang kawad sa isang hugis na spiral. Ang kawad ay dapat na enameled tanso wire, na maaari mong makuha mula sa isang tindahan ng elektrisidad o sa pamamagitan ng pag-cannibalize ng outlet cord mula sa isang itinapon na appliance. Ang bagay na ibinalot mo ang kawad sa paligid ay maaaring alinman sa cylindrical, tulad ng isang karton o plastik na tubo, o korteng kono, tulad ng isang lumang lampshade.
Tinutukoy ng haba ng kurdon ang inductance ng pangunahing likaw. Ang pangunahing likaw ay dapat magkaroon ng isang mababang inductance, kaya gagamitin mo ang medyo ilang mga liko sa paggawa nito. Maaari mong gamitin ang hindi tuluy-tuloy na mga seksyon ng kawad para sa pangunahing likaw, upang maaari mong magkabit ang mga seksyon kung kinakailangan upang ayusin ang inductance sa mabilisang
Hakbang 5. Ikonekta ang pangunahing kapasitor, pagpupulong ng puwang ng spark at pangunahing coil ng inductor
Nakumpleto nito ang pangunahing circuit.
Hakbang 6. Buuin ang pangalawang coil ng inductor
Tulad ng pangunahing likaw, nagbabalot ka ng kawad sa isang hugis na silindro. Ang pangalawang likaw ay dapat magkaroon ng parehong dalas ng resonant tulad ng pangunahing likaw para sa Tesla coil upang gumana nang mahusay. Gayunpaman, ang pangalawang likaw ay dapat na mas matangkad / mas mahaba kaysa sa pangunahing likaw sapagkat kailangan itong magkaroon ng isang mas malaking inductance kaysa sa pangunahing likaw, at upang maiwasan ang anumang elektrikal na paglabas mula sa pangalawang circuit upang ma-welga at iprito ang pangunahing circuit.
Kung kulang ka sa mga materyales upang gawing sapat ang taas ng pangalawang likaw, maaari kang magbayad sa pamamagitan ng pagbuo ng isang welga ng welga (mahalagang isang baras ng kidlat) upang maprotektahan ang pangunahing circuit, ngunit nangangahulugan ito na ang karamihan sa mga paglabas ng coil ng Tesla ay tatama sa welga ng welga at hindi sumayaw sa hangin
Hakbang 7. Gawin ang pangalawang kapasitor
Ang pangalawang capacitor, o terminal ng paglabas, ay maaaring maging anumang hugis na bilog, na may 2 pinakatanyag na torus (singsing o hugis ng donut) at globo.
Hakbang 8. Ikabit ang pangalawang capacitor sa pangalawang coil ng inductor
Nakumpleto nito ang pangalawang circuit.
Ang iyong pangalawang circuit ay dapat na saligan ng hiwalay mula sa saligan para sa iyong mga circuit ng sambahayan na nagbibigay ng kapangyarihan sa transpormer upang maiwasan ang isang daloy ng kasalukuyang kuryente mula sa paglalakbay mula sa Tesla coil patungo sa lupa para sa iyong mga circuit ng sambahayan at posibleng pagprito ng anumang naka-plug sa mga outlet. Ang pagmamaneho ng isang metal spike sa lupa ay isang mahusay na paraan upang magawa ito
Hakbang 9. Buuin ang mga choke ng pulso
Ang mga choke ay simple, maliit na inductor na pinapanatili ang pulso na nilikha ng pagpupulong ng puwang ng puwang mula sa pagkasira ng transpormer ng suplay ng kuryente. Maaari kang gumawa ng isa sa pamamagitan ng paikot-ikot na manipis na kawad na tanso sa paligid ng isang makitid na tubo, tulad ng isang disposable ball point pen.
Hakbang 10. Ipunin ang mga sangkap
Ilagay ang pangunahin at pangalawang mga circuit sa tabi ng bawat isa, at ikonekta ang power supply transpormer sa pangunahing circuit sa pamamagitan ng mga choke. Kapag na-plug in mo na ang transpormer, handa nang tumakbo ang iyong coil ng Tesla.
Kung ang pangunahing likaw ay may sapat na malaking lapad, ang pangalawang likaw ay maaaring itakda sa loob nito
Mga Tip
- Upang makontrol ang direksyon ng mga streamer na sumabog mula sa pangalawang capacitor, ilagay ang mga bagay na metal malapit, ngunit hindi hawakan, ang capacitor. Ang streamer ay arc mula sa capacitor patungo sa object. Kung ang bagay ay may kasamang isang ilaw, tulad ng isang maliwanag na bombilya o fluorescent tube, ang kuryente na nagmumula sa Tesla coil ay magpapasindi nito.
- Ang pagdidisenyo at pagbuo ng isang mahusay na Tesla coil ay nangangailangan ng pagtatrabaho sa medyo kumplikadong mga equation sa matematika. Sa kasamaang palad madali mong mahanap ang mga kaugnay na mga equation at online calculator upang gawin ang kasangkot sa matematika.
Mga babala
- Ang mga transformer ng solidong Neon sign, tulad ng mga kamakailang panindang, ay may kaugaliang isama ang isang ground fault circuit interrupter; samakatuwid, hindi nila mapapatakbo ang coil.
- Ang paggawa ng isang Tesla coil ay hindi isang madaling gawain maliban kung mayroon ka nang ilang kaalaman sa engineering at electronics.
- Ang isang kapasitor na ginamit para sa mga Tesla coil at iba pang mga mataas na boltahe at ion generator o aparato tulad ng Lifter ay maaaring makaipon at mapanatili ang napakalaking dami ng elektrisidad na enerhiya at matanggal ang lahat ng enerhiya sa isang iglap. Gumamit ng matinding pag-iingat at huwag hayaan ang mga bata o sinumang walang tamang pagsasanay sa kaligtasan na hawakan o makipagtulungan dito.
