特斯拉线圈究竟是什么
特斯拉线圈这个名字本身就蕴含着非凡的智慧。这个科技瑰宝以历史上最具创造力、最神秘的科学家之一——尼古拉·特斯拉的名字来命名。尼古拉·特斯拉被誉为推广交流电(ac)的先行者,他还有一系列真正革新了世界的发明。然而,有一个构想是特斯拉极其热爱的——无线的能量传输。听起来或许有些匪夷所思,但确实,这也是特斯拉计划通过他的特斯拉线圈达成的目标。
我们展示的特斯拉线圈体积相对较小,仅能产生数十万伏特的电流,足以点亮你手中的荧光灯泡。
只需将一个荧光灯泡放置在特斯拉线圈附近,即使没有接入电源,它也能被点亮并产生电火花!
特斯拉线圈会形成一个电场,驱动电子流经灯泡。这与你家中电灯的工作原理相似,只是在家中,电流是通过电线而非空气传输的。
特斯拉线圈是一种制造极高电压的装置。电压是衡量电荷所含能量多少的指标。特斯拉线圈能够产生超过一百万伏特的电压。在演示中使用的小型特斯拉线圈可产生6万伏特的电压。通常情况下,如此高的电压非常危险,但特斯拉线圈产生的电力具有极高的频率。这意味着线圈的开关速度极快,因此电流会在你的皮肤外部流动,而不会通过你的身体。
特斯拉线圈能够产生高达50万伏特的高频电流。这可以创造出长达3英尺的发光电弧,火花和电晕现象的视觉效果极为震撼。虽然它们看起来非常强烈,近距离观赏时可能会感到有些惊吓,但这些电弧散发的美丽光芒会让你着迷。它们还展示了重要的科学原理和电现象,特斯拉创立的一些概念如今被应用于所有现代电源设计中。
关于尼古拉·特斯拉的生平
尼古拉·特斯拉是19世纪最杰出的电子天才之一。他发明了交流电动机,是无线电技术的主要推动者,也是我们当前交流配电系统的主要设计者之一。他在尼亚加拉瀑布设计并建造了第一个发电站,其电力被输送到300英里外的纽约市。1890年,他发明了特斯拉线圈,致力于实现他的梦想,为全世界提供无线的电力供应。他制造了越来越强大的特斯拉线圈,并在1898年产生了长达135英尺的电弧。他在纽约Wardenclyffe完成了首个全尺寸无线电源发射机的建设,但几个星期后,JP摩根撤回了资金支持,该项目也随之终止。
特斯拉线圈如何运作
简而言之,特斯拉线圈是一种射频振荡器,它驱动双调谐谐振变压器,以产生低电流但高电压的输出。电子振荡器主要是一种能够产生穿透性电信号的电子电路,这种信号通常是正弦波或方波。振荡器将直流电从电源转换成交流电信号。能够产生射频范围(100kHz至100GHz)信号的电子振荡器被称为射频振荡器。
特斯拉线圈的工作原理
谐振变压器基于谐振感应耦合的原理工作,其中变压器的次级线圈是松散耦合的。谐振变压器的独特之处在于,变压器中的一个或两个电路都由并联的电容组成。这种变压器电路与电容器的耦合使其成为一个调谐电路。调谐电路或LC电路用于产生特定频率的信号,或从更复杂的信号中提取特定频率的信号,这也被称为带通滤波器。
现在,我们已经了解了特斯拉线圈的不同组件,我们可以深入探讨其整体运作方式。首先,谐振变压器将电压提升至非常高的水平,直到高电压开始跨越火花间隙。典型的电压范围在5至30千伏之间。电路中的电容器与器件的一次绕组L1形成调谐电路。火花隙在一次电路中充当开关的角色。特斯拉线圈(L1, L2)与火花间隙在产生高输出电压时相互耦合。