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[导读]特斯拉线圈制作在近来成为热点,被特斯拉放电现象所吸引的朋友纷纷动手尝试特斯拉线圈制作过程。但特斯拉线圈制作过程,无法脱离特斯拉线圈相关知识而独立存在。因此在本文中,将为大家介绍特斯拉线圈制作所涉及的原理、工作原理等知识。

特斯拉线圈制作在近来成为热点,被特斯拉放电现象所吸引的朋友纷纷动手尝试特斯拉线圈制作过程。但特斯拉线圈制作过程,无法脱离特斯拉线圈相关知识而独立存在。因此在本文中,将为大家介绍特斯拉线圈制作所涉及的原理、工作原理等知识。

 

一、特斯拉线圈是什么?

特斯拉线圈又叫泰斯拉线圈,因为这是从"Tesla"这个英文名直接音译过来的。这是一种分布参数高频串联谐振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。传统特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压,然后给初级LC回路谐振电容充电,充到放电阈值的,火花间隙放电导通,初级LC回路发生串联谐振,给次级线圈提供足够高的励磁功率,其次是和次级LC回路的频率相等,让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振,这时放电终端电压最高,于是就看到闪电了。通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。 在世界各地都有特斯拉线圈的爱好者,他们做出了各种各样的设备,制造出了眩目的人工闪电,十分美丽。

 

二、特斯拉线圈原理解析

简单来说,特斯拉线圈是一种升压装置,学名为“分布参数高频共振变压器”。它带有两级升压线圈,可以把家用的220V电压升到数万伏甚至数十万伏,然后再经放电终端放电。由于电压很高,放电时产生的火花就像小型闪电。另一方面,特斯拉线圈包含了LC振荡回路,因此放电终端产生的交流电具有很高的频率。

以家用工频50Hz交流电为例,特斯拉线圈的放电终端可以达到100千赫兹到1.5兆赫兹,即工频的2000到30000倍。因此特斯拉线圈可以产生超高电压但低电流、高频率的交流电。

首先,工频电源经过升压变比为2000以上的变压器升压,经过整流桥后对电容C1充电。当电容的电压高到一定程度超过了打火间隙(SG)的阈值,打火间隙击穿空气打火,变压器初级线圈的通路形成,能量在电容C1和初级线圈L1之间振荡,并通过耦合传递到次级线圈。次级线圈也是一个电感,放顶罩C2和大地之间可以等效为一个电容,因此也会发生LC振荡。当两级振荡频率一样发生谐振的时候,初级回路的能量会涌到次级,放电端的电压峰值会不断增加,直到放电。

 

三、特斯拉线圈工作原理

特斯拉线圈的工作过程:电源要先给主电容充电,当电压达到打火器的放电阀值时,打火器间隙的空气电离打火,近似导通,建立初级谐振回路,通过振荡向次级回路传递能量。次级回路随之振荡,接收能量,放电顶罩的电压逐渐增大,并电离附近的空气,‘寻找’放电路径,一旦与地面形成‘通路’,‘闪电’也就出现了,如果没有‘闪电’,几个(次数主要与耦合系数有关)周波后,初级回路能量释放完毕。

较大部分的能量都转移到次级回路上,一部分能量损耗在回路上。次级回路继续振荡,并反客为主,带动初级回路振荡,以相同的方式把刚才得到的能量还给初级回路。但又一部分能量损耗在回路上,如此反复(见原理演示图),直到损耗掉大部分能量。打火器两端电压和电流都不足后,打火器等效断开,由外部电源继续给主电容充电。充电过程要比放电过程长得多,大概在3~10毫秒左右。所以特斯拉线圈放电频度都在每秒100次以上,也使肉眼看上去为连续放电效果。

原理演示图:

上面这张形象地描述了特斯拉线圈工作时的能量传递过程,为了更进一步了解变化的快慢,下面从波形仿真角度来看看电压的变化过程:

模拟以上波形的各项参数:

L1=11微亨,C1=230纳法;

L2=60毫亨,C2=42皮法;

主电容工作电压:V=10千伏

耦合系数:K=0.14;

谐振频率:f=100千赫兹;

以上便是小编此次带来的有关“特斯拉线圈制作”的所有相关内容,如果你对本文比较满意或者想了解更多有关“特斯拉线圈制作”知识,不妨持续关注本网站哦,小编将为大家带来更多更新。

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