تم تطوير ملف Tesla في عام 1891 بواسطة Nikola Tesla ، وتم إنشاء ملف Tesla لإجراء تجارب في إنشاء تفريغ كهربائي عالي الجهد. وهو يتألف من مصدر طاقة ومكثف ومحول ملف مضبوط بحيث تتناوب قمم الجهد بين الاثنين ، ويتم تعيين أقطاب كهربائية بحيث تقفز الشرارات بينهما عبر الهواء. تستخدم في تطبيقات من مسرعات الجسيمات إلى أجهزة التلفزيون والألعاب ، ويمكن صنع ملف تسلا من معدات متجر الإلكترونيات أو من المواد الفائضة. توضح هذه المقالة كيفية بناء ملف تسلا ذو فجوة شرارة ، والذي يختلف عن ملف تسلا ذو الحالة الصلبة ولا يمكنه تشغيل الموسيقى.
خطوات
جزء 1 من 2: تخطيط ملف تسلا
الخطوة الأولى. ضع في اعتبارك الحجم والموضع ومتطلبات الطاقة لملف Tesla قبل إنشائه
يمكنك بناء ملف تسلا كبير الحجم الذي تسمح به ميزانيتك ؛ ومع ذلك ، فإن ملفات تسلا التي تشبه الصاعقة تولد الحرارة وتوسع الهواء من حولها (في الأساس ، تخلق الرعد). يمكن أن تتسبب الحقول الكهربائية أيضًا في إحداث فوضى مع الأجهزة الإلكترونية ، لذلك ربما ترغب في بناء وتشغيل ملف Tesla الخاص بك في مكان بعيد عن الطريق ، مثل المرآب أو ورشة عمل أخرى. ستحتاج أيضًا إلى التفكير فيما إذا كان من المنطقي بناء ملف Tesla من مجموعة ، أو جمع المواد من نقطة الصفر. كلاهما له مزايا وعيوب في مجالات التكلفة ، ووقت البناء ، وموارد المساعدة ، والموثوقية.
لمعرفة حجم فجوة الشرارة التي يمكنك استيعابها ، أو مقدار الطاقة التي تحتاجها لجعلها تعمل ، اقسم طول فجوة الشرارة بالبوصة على 1.7 وقم بتربيعها لتحديد قوة الإدخال بالواط. (على العكس من ذلك ، لإيجاد طول فجوة الشرارة ، اضرب الجذر التربيعي للطاقة بالواط في 1.7.) يتطلب ملف تسلا الذي يخلق فجوة شرارة 60 بوصة (150 سم) (1.5 متر) 246 واط. (سيولد ملف تسلا باستخدام مصدر طاقة 1 كيلووات فجوة شرارة تقارب 54 بوصة ، أو 1.37 متر.)
الخطوة 2. تعلم المصطلحات
يتطلب تصميم وبناء ملف تسلا فهم بعض المصطلحات العلمية ووحدات القياس. ستحتاج إلى فهم الغرض منها ووظيفتها لصنع ملف تسلا بشكل صحيح. فيما يلي بعض المصطلحات التي ستحتاج إلى معرفتها:
- السعة هي القدرة على الاحتفاظ بشحنة كهربائية أو مقدار الشحنة الكهربائية المخزنة لجهد معين. (يسمى الجهاز المصمم لحمل شحنة كهربائية بالمكثف). وحدة قياس السعة هي الفاراد (اختصار "F"). يُعرَّف الفاراد بأنه 1 أمبير في الثانية (أو كولوم) لكل فولت. بشكل عام ، تُقاس السعة بوحدات أصغر ، مثل microfarad (اختصار "uF") ، أو جزء من المليون من الفاراد ، أو picofarad (يُختصر pF ويُقرأ أحيانًا على أنه "نفث") ، أي تريليون من فاراد.
- الحث ، أو الحث الذاتي ، هو مقدار الجهد الذي تحمله الدائرة الكهربائية لكل مقدار التيار في الدائرة. (خطوط الطاقة عالية التوتر ، والتي تحمل جهدًا عاليًا ولكن تيارًا منخفضًا ، لها محاثة عالية). وحدة قياس المحاثة هي هنري (اختصار "H"). يُعرَّف هنري بأنه 1 فولت في الثانية لكل أمبير من التيار. بشكل عام ، يقاس المحاثة بوحدات أصغر ، مثل الملي هنري (المختصر "mH") ، أو ألف من هنري ، أو المايكرو هنري (المختصر "uH") ، المليون من هنري.
- تردد الرنين ، أو تردد الرنين ، هو التردد الذي تكون عنده مقاومة نقل الطاقة كحد أدنى. (بالنسبة لملف تسلا ، هذه هي نقطة التشغيل المثلى لنقل الطاقة الكهربائية بين الملفين الأولي والثانوي.) وحدة قياس تردد الطنين هي هرتز (يُشار إليها اختصارًا بـ "Hz") ، وتُعرف بأنها دورة واحدة في الثانية. وبشكل أكثر شيوعًا ، يتم قياس تردد الطنين بالكيلو هرتز (اختصار "كيلو هرتز") ، مع كيلو هرتز يساوي 1000 هرتز.
الخطوة 3. اجمع الأجزاء التي ستحتاجها
ستحتاج إلى محول إمداد طاقة ، ومكثف أولي عالي السعة ، ومجموعة فجوة شرارة ، وملف محث أولي منخفض الحث ، وملف محث ثانوي عالي الحث ، ومكثف ثانوي منخفض السعة ، وشيء يجب إخماده أو خنقه ، نبضات الضوضاء عالية التردد التي تنشأ عند تشغيل ملف تسلا. لمزيد من المعلومات حول الأجزاء ، راجع القسم التالي ، "صنع ملف تسلا".
يقوم مصدر / محول الطاقة الخاص بك بتغذية الطاقة من خلال الإختناقات إلى الدائرة الأولية ، أو دائرة الخزان ، والتي تربط المكثف الأساسي ، وملف المحرِّض الأساسي ، ومجموعة فجوة الشرارة. يتم وضع ملف الحث الأساسي بجوار ملف الحث الخاص بالدائرة الثانوية ، ولكن ليس سلكيًا به ، والذي يتم توصيله بالمكثف الثانوي. بمجرد أن يقوم المكثف الثانوي بتكوين شحنة كهربائية كافية ، يتم تفريغ تيار كهربائي (صواعق البرق) منه
جزء 2 من 2: صنع ملف تسلا
الخطوة 1. اختر محول تزويد الطاقة الخاص بك
يحدد محول إمداد الطاقة الخاص بك الحجم الذي يمكنك صنعه من ملف تسلا. تعمل معظم ملفات تسلا بمحول يولد جهدًا كهربيًا بين 5000 إلى 15000 فولت عند تيار يتراوح بين 30 و 100 مللي أمبير. يمكنك الحصول على محول من متجر فائض جامعي أو من الإنترنت ، أو تفكيك المحول من علامة نيون.
الخطوة 2. اصنع المكثف الأساسي
أفضل طريقة لإنشاء هذا المكثف هي توصيل عدد من المكثفات الصغيرة على التوالي بحيث يتعامل كل مكثف مع حصة متساوية من الجهد الكلي للدائرة الأولية. (يتطلب هذا أن يكون لكل مكثف على حدة نفس السعة مثل المكثفات الأخرى في السلسلة.) هذا النوع من المكثفات يسمى مكثف متعدد المصغر أو MMC.
- يمكن الحصول على المكثفات الصغيرة ومقاومات النزف المرتبطة بها من متاجر الإلكترونيات ، أو يمكنك البحث عن المكثفات الخزفية من أجهزة التلفزيون القديمة. يمكنك أيضًا صنع المكثفات من صفائح البولي إيثيلين ورقائق الألومنيوم.
- لتعظيم خرج الطاقة ، يجب أن يكون المكثف الأساسي قادرًا على الوصول إلى سعته الكاملة في كل نصف دورة لتردد الطاقة التي يتم توفيرها له. (بالنسبة لمصدر طاقة 60 هرتز ، يعني هذا 120 مرة كل ثانية.)
الخطوة 3. تصميم مجموعة فجوة الشرارة
إذا كنت تخطط لفجوة شرارة واحدة ، فستحتاج إلى براغي معدنية بسمك ربع بوصة (6 ملم) على الأقل لتكون بمثابة فجوة شرارة لتحمل الحرارة الناتجة عن تفريغ الكهرباء بين الشرر. يمكنك أيضًا توصيل فجوات شرارة متعددة في سلسلة ، أو استخدام فجوة شرارة دوارة أو نفخ الهواء المضغوط بين الشرر لتخفيف درجة الحرارة. (يمكن استخدام مكنسة كهربائية قديمة لتفجير الهواء).
الخطوة 4. بناء ملف الحث الأساسي
سيكون الملف نفسه مصنوعًا من الأسلاك ، لكنك ستحتاج إلى شيء لف السلك حوله في شكل حلزوني. يجب أن يكون السلك من الأسلاك النحاسية المطلية بالمينا ، والتي يمكنك الحصول عليها من متجر إمدادات كهربائية أو عن طريق تفكيك سلك المخرج من جهاز مهمل. يمكن أن يكون الشيء الذي تلف السلك حوله إما أسطوانيًا ، مثل كرتون أو أنبوب بلاستيكي ، أو مخروطي الشكل ، مثل عاكس الضوء القديم.
يحدد طول الحبل محاثة الملف الأساسي. يجب أن يحتوي الملف الأساسي على محاثة منخفضة ، لذلك ستستخدم عددًا قليلاً نسبيًا من المنعطفات في صنعه. يمكنك استخدام مقاطع غير متصلة من الأسلاك للملف الأساسي ، بحيث يمكنك ربط المقاطع معًا حسب الضرورة لضبط الحث أثناء الطيران
الخطوة 5. قم بتوصيل المكثف الأولي ومجموعة فجوة الشرارة وملف المحرِّض الأولي معًا
هذا يكمل الدائرة الأولية.
الخطوة 6. قم ببناء ملف الحث الثانوي
كما هو الحال مع الملف الأساسي ، تقوم بلف سلك حول شكل أسطواني. يجب أن يكون للملف الثانوي نفس تردد الطنين مثل الملف الأساسي لكي يعمل ملف تسلا بكفاءة. ومع ذلك ، يجب أن يكون الملف الثانوي أطول / أطول من الملف الأساسي لأنه يجب أن يحتوي على محاثة أكبر من الملف الأساسي ، وكذلك لمنع أي تفريغ كهربائي من الدائرة الثانوية لضرب الدائرة الأولية وقليها.
إذا كنت تفتقر إلى المواد اللازمة لجعل الملف الثانوي طويلًا بدرجة كافية ، فيمكنك التعويض عن طريق بناء سكة إضراب (بشكل أساسي قضيب مانع للصواعق) لحماية الدائرة الأولية ، ولكن هذا يعني أن معظم تصريفات ملف تسلا ستصطدم بسكة الإضراب و لا ترقص في الهواء
الخطوة 7. اصنع المكثف الثانوي
يمكن أن يكون المكثف الثانوي ، أو طرف التفريغ ، أي شكل دائري ، وأكثرها شيوعًا هي الحلقة (الحلقة أو الشكل الدائري) والكرة.
الخطوة 8. قم بتوصيل المكثف الثانوي بملف المحرِّض الثانوي
هذا يكمل الدائرة الثانوية.
يجب تأريض دائرتك الثانوية بشكل منفصل عن التأريض لدوائر منزلك التي تزود المحول بالطاقة لمنع تيار من التيار الكهربائي من الانتقال من ملف تسلا إلى الأرض لدوائر منزلك وربما قلي أي شيء موصول بهذه المنافذ. يعد دفع مسمار معدني في الأرض طريقة جيدة للقيام بذلك
الخطوة 9. بناء خنق النبض
الإختناقات عبارة عن محاثات بسيطة وصغيرة تحافظ على النبضات التي تم إنشاؤها بواسطة مجموعة فجوة الشرارة من تدمير محول إمداد الطاقة. يمكنك صنع واحدة عن طريق لف سلك نحاسي رفيع حول أنبوب ضيق ، مثل قلم حبر جاف يمكن التخلص منه.
الخطوة 10. تجميع المكونات
ضع الدوائر الأولية والثانوية بجانب بعضها البعض ، وقم بتوصيل محول مصدر الطاقة بالدائرة الأولية من خلال الإختناقات. بمجرد توصيل المحول ، يكون ملف Tesla جاهزًا للتشغيل.
إذا كان الملف الأساسي ذا قطر كبير بما فيه الكفاية ، فيمكن ضبط الملف الثانوي بداخله
نصائح
- للتحكم في اتجاه الانبثاق من المكثف الثانوي ، ضع الأجسام المعدنية بالقرب من المكثف ، ولكن دون أن تلمسه. سوف ينحرف الشريط من المكثف إلى الجسم. إذا كان الكائن يحتوي على ضوء ، مثل مصباح متوهج أو أنبوب فلورسنت ، فإن الكهرباء القادمة من ملف تسلا ستجعله يضيء.
- يتطلب تصميم وبناء ملف تسلا فعال العمل باستخدام معادلات رياضية معقدة إلى حد ما. لحسن الحظ ، يمكنك بسهولة العثور على المعادلات ذات الصلة والآلات الحاسبة عبر الإنترنت لإجراء العمليات الحسابية المعنية.
تحذيرات
- تميل محولات إشارة النيون الصلبة ، مثل المحولات المصنعة حديثًا ، إلى تضمين قاطع الدائرة الكهربائية للخطأ الأرضي ؛ لذلك ، لن يكونوا قادرين على تشغيل الملف.
- إن صنع ملف تسلا ليس بالمهمة السهلة إلا إذا كان لديك بالفعل بعض المعرفة الهندسية والإلكترونية.
- يمكن للمكثف المستخدم في ملفات Tesla والمولدات أو الأجهزة ذات الجهد العالي والأيونات الأخرى مثل Lifter أن تتراكم وتحتفظ بكميات هائلة من الطاقة الكهربائية وتفريغ كل الطاقة في لحظة. توخى الحذر الشديد ولا تدع الأطفال أو أي شخص ليس لديه تدريب سلامة مناسب يلامسها أو يعمل معها.
