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特斯拉线圈

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2017-03-16
特斯拉线圈(Tesla Coil)是一种使用共振原理运作的变压器(共振变压器),由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉在 1891 年发明,主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。特斯拉线圈由两组(有时用三组)耦合的共振电路组成。特斯拉线圈难以界定,尼古拉·特斯拉试行了大量的各种线圈的配置。特斯拉利用这些线圈进行创新实验,如电气照明,荧光光谱,X 射线,高频率的交流电流现象,电疗和无线电能传输,发射、接收无线电电信号。

SGTC(Spark Gap Tesla Coil)的中文名是:火花间隙特斯拉线圈。尼古拉·特斯拉先生本人当年发明的“特斯拉线圈”就属于 SGTC。由于 SGTC 构造、原理较为简单,所以也是现阶段初学者入门特斯拉线圈。

组成与原理
SGTC 由一个感应圈、变压器、打火器、两个电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。

原理是使用变压器使普通电压升压,然后经由两极线圈,从放电终端放电的设备。通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。放电时,未打火时能量由变压器传递到电容阵;当电容阵充电完毕,两极电压达到击穿打火器中的缝隙的电压时,打火器打火。此时电容阵与主线圈形成回路,完成 LC 振荡,进而将能量传递到次级线圈。这种装置可以产生频率很高的高压电流,有极高危险。

特斯拉线圈的线路和原理都非常简单,但要将它调整到与环境完美的共振很不容易,特斯拉就是特别擅长这项技艺的人。
工作过程

首先,交流电经过升压变压器升至 2000V 以上(可以击穿空气),然后经过由四个(或四组)高压二极管组成的全波整流桥,给主电容(C1)充电。打火器是由两个光滑表面构成的,它们之间有几毫米的间距,具体的间距要由高压输出端电压决定。当主电容两个极板之间的电势差达到一定程度时,会击穿打火器处的空气,和初级线圈(L1,一个电感)构成一个 LC 振荡回路。这时,由于 LC 振荡,会产生一定频率的高频电磁波,通常在 100kHz 到 1.5MHz 之间。放电顶端(C2)是一个有一定表面积且导电的光滑物体,它和地面形成了一个“对地等效电容”,对地等效电容和次级线圈(L2,一个电感)也会形成一个 LC 振荡回路。当初级回路和次级回路的 LC 振荡频率相等时,在打火器打通的时候,初级线圈发出的电磁波的大部分会被次级的 LC 振荡回路吸收。从理论上讲,放电顶端和地面的电势差是无限大的,因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电(频率和 LC 振荡频率一致),此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧。

 
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