Катушка Теслы своими руками в домашних условиях

В мире много изобретений, которые мы по праву считаем гениальными. Но лишь некоторые из них заставляют нас замирать от восторга, любуясь необычными визуальными эффектами, которые они создают. Катушка Тесла — одно из таких приспособлений.

Что такое катушка Теслы 

Создатель прибора, физик-изобретатель Никола Тесла славился своей любовью к грандиозным демонстрациям научных открытий. Однако этот прибор он создал не для того, чтобы поразить современников. Его цель была более амбициозной. Тесла грезил о вечном двигателе. 

Чтобы понять задумку ученого, разберемся с устройством прибора и принципом его работы.  

Устройство и принцип работы

Катушка Теслы представляет собой «аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала», как в сентябре 1896 года презентовал его сам Никола. По своей сути — это резонансный трансформатор, который создает электрический ток высокой частоты.

 Трансформатор Теслы состоит из следующих элементов:

1. Первичная обмотка. Представляет собой цилиндр или конус, также может быть горизонтальной плоскостью. Располагается она внизу устройства, к ней подводятся провода питания. Чтобы катушка производила стримеры (разряды молний), первичная обмотка должна быть обязательно заземлена. Главное условие — обмотка должна иметь низкое сопротивление, чтобы ток легко проходил по ней. Для первичной обмотки используют провода с большим размером сечения.
2. Вторичная обмотка. Для вторичной обмотки применяют медную проволоку на 800-1000 витков, покрытую эмалью. Важное условие — чтобы витки проволоки плотно прилегали друг к другу и не расплетались. Для вторичной обмотки используют провода меньшего сечения.
3. Тороид. Эта деталь изобретения Теслы призвана уменьшать резонансную частоту, накапливать энергию и увеличивать рабочее поле прибора. Важно, чтобы наружный диаметр тороида в два раза превосходил значение диаметра вторичной обмотки.
4. Кольцо защиты. Это незамкнутый виток медного провода, превышающий толщину первичной обмотки, который нужен, если длина стримера больше длины вторичной обмотки. Он служит для защиты первичной обмотки от повреждения ее стримерами. Обязательно нужно заземлить защиту кабелем к земле.
5. Заземление. Важная часть прибора. Если заземление будет недостаточным, стримеры будут ударять в катушку.
6. Источник питания. Еще одна составляющая, без которой изобретение Теслы работать не будет.

Принцип работы трансформатора основывается на существовании двух взаимосвязанных магнитных полей. Взаимодействие этих полей производит ионизирующий эффект, благодаря которому мы и видим разряды молний. Одно магнитное поле возникает, когда первичную обмотку подключают к внешнему источнику, второе — когда энергия через магнитное поле начнет передаваться ко вторичной обмотке. При этом все устройства, находящиеся в поле действия катушки, получают заряд энергии беспроводным путем. Ученый мечтал о передаче электричества на Земле таким способом, причем его изобретение позиционировалось как прототип вечного двигателя, когда энергия с одной катушки передается на другую, не ослабевая со временем.

Как рассчитать катушку Николы Теслы

Расчет в обязательном порядке необходимо производить, если речь идет о создании трансформатора Теслы промышленного масштаба.

Чтобы создать катушку Теслы для домашних опытов и наглядной демонстрации стримеров, делать такие сложные математические расчеты нет необходимости.

Что нужно для изготовления

Для изготовления трансформатора Теслы в домашних условиях понадобятся следующие детали:

1. Каркас для первичной обмотки, который можно создать из медной трубки толщиной 5-6 мм. Диаметр каркаса должен быть на 2-3 сантиметра больше диаметра вторичной обмотки.
2. Каркас для вторичной обмотки диаметром 4-7 см и длиной 15-30 см, обычно изготавливается из ПВХ, который можно купить в любом строительном магазине.
3. 200 метров медного эмалированного провода диаметром от 0,1 мм до 0,3 мм. 
4. Алюминиевая гофра и гвоздь для создания и закрепления тороида.
5. Транзистор (подойдут MJE13006-13009).
6. Небольшая плата (изготавливается из ДСП).
7. Несколько резисторов 5,75 килоом 0,25 Вт.
8. Кулер для охлаждения прибора (можно использовать компьютерный).

Как самостоятельно сделать катушку в домашних условиях

Чтобы собрать прибор Тесла своими руками, нужно:

1. Отрезать 15-30 см трубы диаметром 4-7 см для корпуса вторичной обмотки.
2. Намотать на нее эмалированную медную проволоку. Витки необходимо располагать плотно друг к другу. В верхней части трубы вывести конец провода через стенку, чтобы он возвышался над ней на 2 см.
3. Вырезать платформу. Для этих целей можно использовать обычный лист ДСП.
4. Для изготовления первой катушки надо взять трубку из меди диаметром 6 мм, согнуть ее в 3-4 витка и прикрепить к каркасу. Если трубка будет меньшего диаметра, сделать нужно больше витков. 
5. Вторую катушку крепим на корпусе рядом с первой.
6. Для изготовления тороида проще всего использовать алюминиевую гофру и обычный гвоздь для ее крепления на торчащем конце проволоки.
7. Важно помнить про защитное кольцо.
8. Дальше нужно соединить транзистор по схеме и прикрепить конструкцию к кулеру, который будет охлаждать установку.
9. Последний шаг заключается в подводке питания к получившемуся прибору.

Схема простейшей модели на 12 вольт

Включение, проверка и регулировка

Собранный по данной инструкции трансформатор Николы Теслы обязательно нужно проверить и отрегулировать. Прежде чем включать катушку, рекомендуется убрать подальше все электрические приборы, включая мобильный телефон и часы.

Первое включение трансформатора нужно проводить со всеми мерами предосторожности:

1. Переменный резистор выставить в среднее положение. 
2. Обратите внимание, появились ли разряды молнии. Если их не видно, поднесите к катушке любую лампочку.
3. Если лампочка светится, значит прибор собран правильно. Если же лампочка не загорелась, нужно поменять полярность соединения первичной катушки.

При помощи различных положений резистора, можно выбрать необходимый режим яркости.

Если прибор не работает, надо искать проблемы в конструкции. Скорее всего, неверно подобран диаметр тороида. Но прежде чем его менять, стоит проверить катушки на целостность Для этих целей оптимально использование амперметра и вольтметра. 

Меры безопасности при изготовлении

Самое главное при изготовлении прибора Теслы — надежная изоляция обмоток друг от друга, иначе может случиться пробитие. Важно помнить, что на вторичной обмотке напряжение такое сильное, что поражение током приведет к неизбежной смерти при ее пробое. Ведь катушка Тесла продуцирует силу тока 500-850 А. А максимальное значение, при которой у человека остается шанс на выживание — всего 10 А. На вторичной обмотке лучше сделать изоляцию между слоями витков, так как глубокая царапина на проволоке может спровоцировать опасный для человека мощный разряд. 

Трансформатор, созданный великим сербским ученым, — сложная, но интересная тема для изучения. Чтобы полностью разобраться в ней, потребуется не один час времени. Если из-за углубленных занятий физикой, у вас просядут оценки по другим дисциплинам, смело обращайтесь за помощью на образовательный ресурс Феникс.Хелп, где на помощь всегда рады прийти знающие эксперты.