champ électromagnétique de la bobine Tesla

Introduction……………………………………………………..………......2 pages.

Partie théorique de Nikola Tesla et de ses inventions…………………..…………………5 pages Schéma d'installation de la bobine Tesla………………………… ....... ..8 pp. Partie pratique Enquête sociologique auprès des élèves de l'École secondaire fédérale n° 5...... 8 pp. Assemblage d'une bobine Tesla.................. .................. …………...9 pp. Calcul des principales caractéristiques de la bobine Tesla fabriquée 9 pp. Expériences expérimentales d'utilisation de la bobine Tesla ….……11 pp. Application moderne des idées de Tesla…………………………..13 p. Reportage photo et vidéo de l'étude………………..14 p.

Conclusion……………………………………………………………….…….................15 p.

Références……………………………………………………….……………….…..16 pages.

Annexes…………………………………………………………….…….……….…..18 p.

Introduction

Je pourrais diviser le globe, mais jamais

Je ne ferai pas ça.

Mon objectif principal était de mettre en évidence de nouveaux phénomènes

et diffuser des idées qui deviendront

points de départ pour de nouvelles recherches.

Nicolas Tesla

« J'ai enfin réussi à créer des décharges dont la puissance dépasse largement celle de la foudre. Connaissez-vous l’expression « on ne peut pas sauter par-dessus la tête » ? C'est une idée fausse. Une personne peut tout faire. » À l'occasion de l'Année internationale de la lumière et des technologies de la lumière, je pense qu'il convient de rappeler la personnalité légendaire Nikola Tesla, et la signification de certaines de ses inventions fait encore l'objet de débats à ce jour. Beaucoup de choses différentes ont été dites à son sujet, mais la plupart des gens, moi y compris, sont unanimes : Tesla a fait beaucoup pour le développement de la science et de la technologie à son époque. Beaucoup de ses brevets ont pris vie, mais certains restent encore incompréhensibles. Mais les principales réalisations de Tesla peuvent être considérées comme des recherches sur la nature de l'électricité. Tension particulièrement élevée. Tesla a étonné ses connaissances et ses collègues avec des expériences étonnantes au cours desquelles, sans difficulté ni crainte, il a contrôlé des générateurs à haute tension produisant des centaines et parfois des millions de volts. Dans les années 1900, Tesla pouvait transmettre du courant sur de vastes distances sans fil, obtenant un courant de 100 millions d'ampères et une tension de 10 000 volts. Et conservez ces caractéristiques pendant toute la durée nécessaire. Pour ceux qui vivaient à côté de lui, le monde a changé, s'est transformé en un espace de conte de fées où rien ne devrait surprendre. Des aurores boréales brillaient sur tout l'Atlantique, des papillons ordinaires se transformaient en lucioles lumineuses, des éclairs en boule étaient facilement sortis des valises et utilisés pour éclairer les salons. Ses expériences étaient toujours à la limite du mal et du bien. La chute de la météorite Tunguska, le tremblement de terre à New York, les essais d'armes monstrueuses capables de détruire instantanément des armées entières - voilà ce qui, outre les papillons lumineux, est attribué aux expériences de Tesla. C'est lui qui a servi à de nombreux écrivains de science-fiction l'image d'un professeur fou dont les inventions menacent de détruire la planète entière. En fait, nous ne savons rien de quel genre de personne était Nikola Tesla, quel genre de héros il devrait devenir pour les biographes, bons ou mauvais.

La physique expérimentale revêt une grande importance dans le développement de la science. Il vaut mieux voir une fois que d'entendre cent fois. Personne ne contestera que l’expérience constitue un puissant moteur pour comprendre l’essence des phénomènes naturels. On peut admirer la nature sans connaître la physique. Mais le comprendre et voir ce qui se cache derrière les images extérieures des phénomènes n'est possible qu'avec l'aide de la science exacte et de l'expérimentation. Aujourd'hui, nous pouvons affirmer avec certitude que seul le fait accompli est exact dans la nature, c'est-à-dire une expérience ou une expérience, ou les résultats d'un processus naturel dont le déroulement ne dépend pas de l'homme. Seul le résultat obtenu par l'une ou l'autre action reste inébranlable. Comme je l'ai déjà dit, c'est la seule certitude de l'hypothèse. Chacun sait que toute hypothèse repose sur trois piliers : le résultat de l'expérience, sa description et la conclusion, qui s'appuie sur des stéréotypes reconnus (Annexe 1).

Expériences avec l'électricité. Si vous y réfléchissez, que pouvez-vous découvrir et expérimenter d’autre ? Après tout, l’humanité est depuis longtemps incapable d’imaginer son existence sans électricité. Tous les appareils électroménagers, toute notre industrie et les appareils médicaux fonctionnent avec lui. Une chose est vraie : le courant lui-même ne nous parvient, hélas, que par des fils. Tout cela est très loin de ce que Nikola Tesla pouvait faire il y a plus de 100 ans et de ce que la physique moderne ne peut toujours pas expliquer. La physique moderne n’est tout simplement pas en mesure d’atteindre de tels indicateurs. Il alluma et éteignit le moteur électrique à distance, et les ampoules dans ses mains s'allumèrent d'elles-mêmes. Les scientifiques modernes n'ont atteint que le niveau de 30 millions d'ampères (avec l'explosion d'une bombe électromagnétique) et de 300 millions avec une réaction thermonucléaire - et encore, pendant une fraction de seconde.

La pertinence réside dans le fait qu'à notre époque, des passionnés et des scientifiques du monde entier tentent de répéter les expériences du brillant scientifique et de trouver leur application. Je ne vais pas entrer dans le mysticisme, j’ai essayé de faire quelque chose de spectaculaire selon les « recettes » de Tesla. Il s'agit d'une bobine Tesla. Après l'avoir vu une fois, vous n'oublierez jamais ce spectacle incroyable et étonnant.

Objet d'étude : Bobine Tesla.

Sujet de recherche : champ électromagnétique d'une bobine Tesla, décharges haute fréquence dans le gaz.

Le but de la recherche : fabriquer une bobine Tesla haute fréquence et mener des expériences basées sur l'installation d'exploitation assemblée.

L'objet, le sujet et le but de l'étude ont conduit à la formulation de l'hypothèse suivante : un champ électromagnétique d'une intensité énorme se forme autour de la bobine Tesla, capable de transmettre du courant électrique sans fil.

Étudier la littérature sur le problème de recherche. Familiarisez-vous avec l'histoire de l'invention et le principe de fonctionnement de la bobine Tesla. Trouver des pièces et fabriquer une bobine Tesla. Mener une enquête sociologique auprès des élèves de la 7e à la 11e année de l'école secondaire Fedorovskaya n° 5. Effectuer des calculs des caractéristiques de la bobine Tesla et des expériences démontrant son fonctionnement. Préparer un reportage photo et vidéo sur le travail effectué au profit des élèves de la 9e à la 11e année.

Méthodes de recherche :

Empirique : observation de décharges électriques haute fréquence en milieu gazeux, recherche, expérimentation. Théorique : conception de bobines Tesla, analyse de la littérature, traitement statistique des résultats.

Étapes de recherche :

Partie théorique. Étudier la littérature sur la problématique de recherche. Partie pratique. Fabriquer un transformateur Tesla et démontrer les incroyables propriétés de champ électromagnétique d'une bobine Tesla

Nouveauté : réside dans le fait que, comme beaucoup d'inventeurs expérimentaux, je

Pour la première fois, après avoir étudié, il a assemblé une bobine Tesla et, dans le cadre de l'Année internationale de la lumière et des technologies lumineuses 2015, a mené une série d'expériences et a ainsi montré l'importance des travaux de Tesla.

Importance pratique : le résultat du travail est de nature pédagogique, cela augmentera l'intérêt des étudiants pour l'étude approfondie de matières telles que la physique, les jeunes chercheurs - et peut-être pour certains déterminera le domaine d'activité future.

Partie théorique

I.1.Nikola Tesla et ses inventions

Que sait-on de Nikola Tesla et de ses œuvres ? Les activités de Tesla sont indifférentes et sans intérêt pour l’homme ordinaire. Dans les écoles et les instituts, Tesla n'est mentionné que lorsqu'ils parlent de l'unité d'inductance du même nom. C'est ainsi que la société a « remercié » le grand praticien pour toutes ses contributions au développement de l'électrotechnique. Toutes ses activités sont enveloppées d'un voile de mystère et beaucoup le considèrent simplement comme un charlatan scientifique. Essayons de considérer l'importance de « l'héritage » de Tesla. NIKOLA TESLA est un inventeur dans le domaine de l'ingénierie électrique et radio, ingénieur et physicien. Né et élevé en Autriche-Hongrie, il a travaillé les années suivantes principalement en France et aux États-Unis. Il est également connu comme partisan de l'existence de l'éther : on connaît ses nombreuses expériences dont le but était de montrer la présence de l'éther en tant que forme particulière de matière pouvant être utilisée en technologie. si elle est nommée densité de flux magnétique. Les biographes contemporains considéraient Tesla comme « l'homme qui a inventé le XXe siècle » et le « saint patron » de l'électricité moderne. Les premiers travaux de Tesla ont ouvert la voie à l’ingénierie électrique moderne et ses premières découvertes étaient innovantes. Jusqu’en 1882, Tesla a travaillé comme ingénieur électricien pour la société télégraphique gouvernementale de Budapest. En février 1882, Tesla a découvert comment utiliser un phénomène qui deviendra plus tard connu sous le nom de champ magnétique tournant dans un moteur électrique. Tesla a travaillé à la fabrication d'un modèle de moteur électrique asynchrone et, en 1883, il a démontré le fonctionnement du moteur à l'hôtel de ville de Strasbourg. 1884 Tesla arrive à New York. Il a accepté un emploi chez Thomas Edison en tant qu'ingénieur réparant des moteurs électriques et des générateurs à courant continu. Edison a perçu les nouvelles idées de Tesla plutôt froidement et a exprimé de plus en plus ouvertement sa désapprobation quant à l'orientation des recherches personnelles de l'inventeur. Au printemps 1885, Edison a promis à Tesla 50 000 dollars s'il parvenait à améliorer de manière constructive les machines électriques à courant continu inventées par Edison. Nikola s'est activement mis au travail et a rapidement présenté 24 variétés de la machine d'Edison, un nouveau commutateur et un nouveau régulateur, qui ont considérablement amélioré les performances. Après avoir approuvé toutes les améliorations, en réponse à une question sur la récompense, Edison a refusé Tesla. Offensé, Tesla a immédiatement démissionné. En 1888-1895, Tesla était engagé dans des recherches sur les champs magnétiques et les hautes fréquences dans son laboratoire. Ces années furent les plus fécondes ; c'est alors qu'il breveta la plupart de ses inventions. Fin 1896, Tesla réussit à transmettre des signaux radio sur une distance de 48 km. Tesla a installé un petit laboratoire à Colorado Springs. Pour étudier les orages, Tesla a conçu un dispositif spécial, qui était un transformateur dont une extrémité de l'enroulement primaire était mise à la terre et l'autre était reliée à une bille métallique sur une tige s'étendant vers le haut. Un dispositif d'auto-réglage sensible connecté à un appareil d'enregistrement a été connecté à l'enroulement secondaire. Cet appareil a permis à Nikola Tesla d'étudier les changements dans le potentiel terrestre, y compris l'effet des ondes électromagnétiques stationnaires provoquées par les décharges de foudre dans l'atmosphère terrestre. Des observations ont amené l'inventeur à réfléchir à la possibilité de transmettre de l'électricité sans fil sur de longues distances. L'expérience suivante de Tesla visait à explorer la possibilité de créer indépendamment une onde électromagnétique stationnaire. Les spires de l'enroulement primaire étaient enroulées sur l'immense base du transformateur. L'enroulement secondaire était relié à un mât de 60 mètres et se terminait par une bille de cuivre d'un mètre de diamètre. Lorsqu'une tension alternative de plusieurs milliers de volts traversait la bobine primaire, un courant d'une tension de plusieurs millions de volts et d'une fréquence allant jusqu'à 150 000 hertz apparaissait dans la bobine secondaire. Au cours de l'expérience, des décharges semblables à des éclairs émanant d'une boule de métal ont été enregistrées. La longueur de certaines décharges a atteint près de 4,5 mètres et le tonnerre a été entendu à une distance allant jusqu'à 24 km. Sur la base de l'expérience, Tesla a conclu que l'appareil lui permettait de générer des ondes stationnaires qui se propageaient de manière sphérique à partir de l'émetteur, puis convergeaient avec une intensité croissante vers un point diamétralement opposé du globe, quelque part près des îles d'Amsterdam et de Saint-Paul aux États-Unis. Océan Indien. En 1917, Tesla propose le principe de fonctionnement d'un dispositif de détection radio des sous-marins. L'une de ses inventions les plus célèbres est le transformateur Tesla (bobine). Le transformateur Tesla, également connu sous le nom de bobine Tesla, est un appareil inventé par Nikola Tesla et portant son nom. C'est un transformateur résonant qui produit une haute tension et une haute fréquence. L'appareil a été breveté en 1896 sous le nom d'« Appareil pour produire des courants électriques à haute fréquence et potentiel ». Le transformateur Tesla le plus simple se compose de deux bobines - primaire et secondaire, ainsi que d'un éclateur, de condensateurs, d'un tore et d'une borne. La bobine primaire contient généralement plusieurs tours de fil de grand diamètre ou de tube de cuivre, et la bobine secondaire contient généralement environ 1 000 tours de fil de plus petit diamètre. La bobine primaire, avec le condensateur, forme un circuit oscillant qui comprend un élément non linéaire - un éclateur. La bobine secondaire forme également un circuit oscillatoire, où le rôle de condensateur est principalement joué par la capacité du tore et la propre capacité entre spires de la bobine elle-même. L'enroulement secondaire est souvent recouvert d'une couche de résine époxy ou de vernis pour éviter les pannes électriques. Ainsi, le transformateur Tesla est constitué de deux circuits oscillants connectés, ce qui détermine ses propriétés remarquables et constitue sa principale différence avec les transformateurs classiques. Une fois que la tension de claquage est atteinte entre les électrodes de l'éclateur, un claquage électrique du gaz semblable à une avalanche s'y produit. Le condensateur est déchargé à travers un éclateur sur la bobine. Par conséquent, le circuit du circuit oscillant, constitué d'une bobine primaire et d'un condensateur, reste fermé à travers l'éclateur et des oscillations à haute fréquence y apparaissent. Des oscillations résonantes se produisent dans le circuit secondaire, ce qui entraîne l'apparition d'une haute tension à la borne. Dans tous les types de transformateurs Tesla, l'élément principal du transformateur - les circuits primaire et secondaire - reste inchangé. Cependant, l'une de ses parties, le générateur d'oscillations haute fréquence, peut avoir une conception différente.

I.2. Schéma d'installation de la bobine Tesla

Le générateur, bobine ou transformateur résonant Tesla est une brillante invention du grand inventeur, physicien et ingénieur serbe. Un transformateur est constitué de deux bobines qui n'ont pas de noyau de fer commun. L'enroulement primaire doit comporter au moins une douzaine de tours de fil épais. Au moins 1000 tours sont déjà enroulés sur le secondaire. Veuillez noter que la bobine Tesla a un rapport de transformation 10 à 50 fois supérieur au rapport entre le nombre de tours du deuxième enroulement et le premier. La tension de sortie d'un tel transformateur peut dépasser plusieurs millions de volts. C'est cette circonstance qui garantit l'apparition de décharges spectaculaires, dont la longueur peut atteindre plusieurs mètres à la fois. C'est très important : le condensateur et l'enroulement primaire doivent finalement former un circuit oscillatoire spécifique qui entre dans un état de résonance avec l'enroulement secondaire. K Le schéma d'installation de la bobine Tesla suppose une intensité de courant de 5 à 8 A. La valeur maximale de cette valeur, qui laisse encore une chance de survie, est de 10 A. Ainsi, lorsque vous travaillez, n'oubliez pas une seconde les précautions les plus simples.

Sur Internet, vous pouvez trouver différentes options pour fabriquer des sources haute fréquence et tension. Nous avons choisi l'un des schémas (Annexe 2), qui consiste en :

Alimentation (220V - 24V) Résistance variable Résistance Bobine primaire (9 tours) Bobine secondaire (1000 tours) Transistor dissipateur (MJE 13007) Partie pratique

II.1 Enquête sociologique auprès des élèves de la 7e à la 11e année de l'École secondaire fédérale n° 5

325 personnes ont participé à l'enquête. Des questions ont été posées :

1. Avez-vous entendu parler des inventions de Nikola Tesla (bobine Tesla) ?

2. Aimeriez-vous voir une série d’expériences utilisant une bobine Tesla ?

Après traitement des résultats, le résultat est le suivant : 176 étudiants ont entendu parler des inventions de Tesla, 156 étudiants n’en ont pas entendu parler. 97 personnes ont vu des vidéos d'expériences sur Internet, 228 n'ont aucune idée de ce à quoi ressemble la bobine et de son utilisation. Les 325 étudiants aimeraient voir le résultat des travaux de recherche et d'une série d'expériences utilisant la bobine Tesla.

II.2 Ensemble bobine Tesla

Passons à l'appareil maintenant connu sous le nom de transformateur (bobine) Tesla. Partout dans le monde, les constructeurs Tesla reproduisent chaque année ses nombreuses modifications. L'objectif principal de la plupart de ces radioamateurs Tesla est d'obtenir des effets lumineux et sonores obtenus lors d'expériences avec la haute tension, présente à la sortie de la bobine haute tension du transformateur Tesla (TT). Beaucoup sont également attirés par les idées de Tesla pour générer de l'énergie de haute puissance, et la tentative de créer un dispositif « sur-unité » (SE) basé sur CT est encore plus attrayante. C’est le domaine de la science alternative.

J'ai assemblé moi-même l'installation à partir du schéma (Annexe 2, Fig. 1, 2, 3, 4, 5). Une bobine enroulée sur un cadre à partir d'un tuyau en plastique (plomberie) d'un diamètre de 5 cm. L'enroulement primaire ne contient que 9 tours, un fil d'un diamètre de 1,5 mm, un fil de cuivre monoconducteur dans une isolation en caoutchouc a été utilisé. L'enroulement secondaire contient 1 000 tours de fil de 0,1 mm. L'enroulement secondaire est soigneusement enroulé, tour à tour. Cet appareil produit une haute tension à haute fréquence. Une bobine Tesla est un générateur de démonstration de courants haute fréquence et haute tension. L'appareil peut être utilisé pour transmettre sans fil du courant électrique sur de longues distances. Au cours de l'étude, je démontrerai l'action de la bobine Tesla que j'ai réalisée (Annexe 3, Fig. 6).

II.3 Calcul des principales caractéristiques de la bobine Tesla fabriquée

EMF : 24 V. Deux piles d'un tournevis, 12 V chacune. Résistance : R=50075 Ohm. R= R1+ R2 (connexion en série) Il est considéré nécessaire de négliger la résistance interne de la source, des fils, des enroulements. 1) Résistance variable (Rhéostat) 50 KOhm. 2) Résistance 75 ohms. Courant : 0,5 mA. Calculé à partir de la loi d'Ohm pour un circuit complet I= EMF/ R+r

et vérifié avec un ampèremètre.

Fréquence d'oscillation : 200 MHz. Les calculs ont été effectués à l'aide de CircutLab.

Tension d'entrée : 24 V. Tension de sortie : ~2666,7 V. Le rapport de transformation est une valeur égale au rapport des tensions dans les enroulements primaire et secondaire du transformateur.

K=U1/U2=N1/N2, où

N1 - nombre de tours sur l'enroulement primaire du transformateur

N2 est le nombre de tours sur l'enroulement secondaire du transformateur

sous réserve de K< 1, U2 >U1, N2> N1 – transformateur élévateur

à condition que K >1, U1> U2, N1> N2 – transformateur abaisseur

K=U1/U2 =24/2667=0,009< 1 повышающий трансформатор

K= N1/N2 =9/1000=0,009< 1 повышающий трансформатор

Traçons la dépendance de la tension de sortie sur le nombre de tours de la bobine secondaire (Annexe 4). Le diagramme montre que plus le nombre de tours sur l'enroulement secondaire est élevé, plus la tension de sortie de la bobine est élevée.

CONCLUSION : les décharges de bobine ne sont pas dangereuses pour le corps humain lors d'une exposition à court terme, car l'intensité du courant est négligeable et la fréquence et la tension sont trop élevées.

II.4 Expériences expérimentales utilisant la bobine Tesla

Avec une bobine Tesla terminée, vous pouvez mener un certain nombre d'expériences intéressantes, en respectant les règles de sécurité. Pour mener des expériences, vous devez disposer d'un câblage très fiable, sinon la catastrophe ne sera pas évitée. Vous pouvez même toucher la bobine de sortie haute tension avec un morceau de métal. Pourquoi rien n'arrive-t-il à l'expérimentateur lorsqu'il touche une source de tension de 250 000 V à une haute fréquence de 500 kHz ? La réponse est simple. Nikola Tesla a également découvert ce « terrible » secret : les courants haute fréquence à haute tension sont sans danger.

Pendant le fonctionnement, la bobine Tesla crée de beaux effets associés à la formation de divers types de décharges gazeuses. De nombreuses personnes collectionnent les bobines Tesla pour observer ces phénomènes magnifiques et impressionnants. De manière générale, une bobine Tesla produit plusieurs types de décharges :

L'étincelle est une décharge d'étincelle. Il existe également un type spécial de décharge par étincelle : la décharge par étincelle coulissante. Les streamers sont de minces canaux ramifiés faiblement brillants qui contiennent des atomes de gaz ionisés et des électrons libres qui en sont séparés. Il s'écoule du terminal de la bobine directement dans l'air sans pénétrer dans le sol. Un streamer est, en fait, une ionisation visible de l’air (lueur d’ions) créée par le champ haute tension d’un transformateur. La décharge corona est la lueur des ions de l’air dans un champ électrique à haute tension. Crée une belle lueur bleutée autour des parties explosives d'une structure avec une forte courbure de surface. Décharge d'arc - se produit dans de nombreux cas. Par exemple, avec une puissance suffisante du transformateur, si un objet mis à la terre est rapproché de sa borne, un arc peut s'allumer entre lui et la borne.

Il est intéressant de noter que certains produits chimiques ioniques appliqués au terminal de décharge sont capables de modifier la couleur de la décharge. Par exemple, les ions sodium changent la couleur normale de l’étincelle en orange, le bore en vert, le manganèse en bleu et le lithium en cramoisi.

Le fonctionnement d'un transformateur résonant s'accompagne d'un crépitement électrique caractéristique. Cette apparition est associée à la transformation des banderoles en canaux d'étincelles, qui s'accompagne d'une forte augmentation de la force du courant et de l'énergie qui y est libérée.

À l’aide d’une bobine Tesla fabriquée, je démontre de nombreuses expériences belles et impressionnantes. Démonstrations utilisant un transformateur. Observons les décharges.

Démonstration n°1. Démonstration de rejets de gaz. Streamer, étincelle, décharge en arc.

Équipement : Bobine Tesla (transformateur), tournevis.

Lorsque la bobine est allumée, une décharge commence à émerger de la borne, qui mesure 6 à 7 mm de long. (Annexe 5, fig. 7, 8).

Démonstration n°2. Démonstration d'une décharge luminescente. La lueur de tubes spectraux remplis de gaz inertes : hélium, néon.

Équipement : Bobine Tesla (transformateur), jeu de tubes spectraux.

Lorsque nous amènerons ces lampes à la bobine Tesla, nous observerons comment le gaz dont les tubes sont remplis brillera (Annexe 6, Fig. 9, 10,11).

Démonstration n°3. Démonstration de décharge dans une lampe fluorescente et une lampe fluorescente (FLL).

Équipement : Bobine Tesla (transformateur), lampe fluorescente, lampe fluorescente.

Une décharge est observée dans la lampe fluorescente (Annexe 7, Fig. 12, 13).

Démonstration n°4. Expérimentez avec des règles.

Équipement : Bobine Tesla (transformateur), règle en métal, règle en bois.

Lorsqu'une règle métallique est introduite dans la décharge, la banderole la heurte, tandis que la règle reste froide. Lorsqu'une règle en bois est placée dans une décharge, la banderole recouvre rapidement sa surface et après quelques secondes la règle s'allume (Annexe 8, Fig. 14, 15, 16).

Démonstration n°5. Expérimentez avec du papier.

Équipement : bobine Tesla (transformateur), papier.

Lors de l'introduction du papier dans une décharge, la banderole recouvre rapidement sa surface et au bout de quelques secondes le papier s'enflamme (Annexe 9, Fig. 17).

Démonstration n°6. Expérimentez avec un fouet.

Nous ramifions les fils et les soudons au préalable au terminal (Annexe 10, Fig. 18).

Manifestation n°7. Arbre à plasma.

Équipement : Bobine Tesla (transformateur), fil toronné fin.

Nous dérivons les fils du fil préalablement dénudé et le vissons à la borne (Annexe 11, Fig. 19,20, 21, 22).

Démonstration n°8. Moteur ionique.

Équipement : bobine Tesla (transformateur), plaque croisée.

Nous vissons l'aiguille à la borne du transformateur et installons une plaque transversale sur le dessus au centre. Après avoir allumé la bobine, des banderoles commencent à émerger des 4 extrémités de la croix et sous leur action le plateau se met à tourner (Annexe 12, Fig. 23).

II.5 Application moderne des idées de Tesla

Le courant alternatif est le principal moyen de transport d’électricité sur de longues distances.

Les générateurs électriques sont les principaux éléments de production d'électricité dans les centrales hydroélectriques, les centrales thermiques, etc. Les moteurs électriques, créés pour la première fois par Nikola Tesla, sont utilisés dans toutes les machines-outils modernes, les trains électriques, les voitures électriques, les tramways et les trolleybus. La robotique radiocommandée s'est répandue non seulement dans les jouets pour enfants et les appareils de télévision et informatiques sans fil (panneaux de commande), mais aussi dans le domaine militaire, dans le domaine civil, en matière de sécurité militaire, civile et intérieure, ainsi qu'extérieure de pays, etc. Les chargeurs sans fil commencent à être utilisés pour recharger les téléphones portables ou les ordinateurs portables.

Le courant alternatif, mis au point par Tesla, est le principal moyen de transmettre de l'électricité sur de longues distances.

Les antivols modernes et originaux pour voitures fonctionnent sur le même principe que les bobines. Utilisation à des fins de divertissement et de spectacles. Le transformateur a été utilisé par Tesla pour générer et propager des oscillations électriques afin de contrôler des appareils à distance sans fil, de transmettre des données sans fil et de transmettre de l'énergie sans fil. Dans les films, les épisodes sont basés sur des démonstrations du transformateur Tesla, dans les jeux informatiques. Au début du 20e siècle, le transformateur Tesla a également trouvé une utilisation populaire en médecine. Les patients ont été traités avec de faibles courants à haute fréquence qui, circulant à travers une fine couche de la surface de la peau, n'ont pas causé de dommages aux organes internes, tout en procurant un effet « tonique » et « cicatrisant ». Il est utilisé pour allumer des lampes à décharge et pour rechercher des fuites dans les systèmes. Son usage principal est aujourd’hui cognitif et esthétique. Ceci est principalement dû à des difficultés importantes lorsqu'il faut contrôler la sélection de l'alimentation haute tension, ou plus encore, la transférer à distance du transformateur, car dans ce cas l'appareil sort inévitablement de résonance, et la qualité Le facteur de charge du circuit secondaire est également considérablement réduit.

Conclusion : il est faux de supposer que la bobine Tesla n'a pas de nombreuses applications pratiques. Les exemples que j’ai énumérés ci-dessus le démontrent clairement. Cependant, sa principale utilisation est aujourd’hui cognitive et esthétique (Annexe 13, Fig. 24).

II.6. Reportage photo et vidéo de l'étude

Ci-joint un reportage photo, un reportage vidéo est joint aux travaux sur support électronique. Livret-mémo « Application moderne des idées de Tesla » (Annexe 14).

Conclusion

L'une des personnalités les plus brillantes, les plus intéressantes et les plus extraordinaires parmi les physiciens est Nikola Tesla. Pour une raison quelconque, il n'est pas très apprécié dans les pages des manuels de physique scolaire, même si sans ses travaux, découvertes et inventions, il est difficile d'imaginer l'existence de choses apparemment ordinaires, comme, par exemple, la présence de courant électrique dans notre prises. Comme Lomonossov, Nikola Tesla était en avance sur son temps et n'a pas reçu la reconnaissance qu'il méritait de son vivant. Cependant, à ce jour, ses œuvres ne sont pas appréciées.

Tesla a réussi à combiner les propriétés d'un transformateur et le phénomène de résonance dans un seul appareil. C'est ainsi qu'a été créé le célèbre transformateur de résonance, qui a joué un rôle important dans le développement de nombreuses branches de l'électrotechnique et de l'ingénierie radio et est largement connu sous le nom de « transformateur Tesla ».

Le transformateur (bobine) Tesla est un appareil étonnant qui permet d'obtenir un flux intense et puissant d'émission de champ de manière extrêmement économique. Cependant, ses propriétés uniques et ses applications bénéfiques sont loin d’être épuisées.

Sans aucun doute, Nikola Tesla est une figure intéressante du point de vue de la perspective de mettre en pratique ses idées non conventionnelles. Le génie serbe a réussi à laisser une marque notable dans l’histoire de la science et de la technologie.

Ses développements techniques ont trouvé des applications dans les domaines du génie électrique, de la cybernétique et de la médecine. Les activités de l'inventeur sont entourées d'histoires mystiques, parmi lesquelles il faut choisir celles qui contiennent des informations vraies, des faits historiques réels, des réalisations scientifiques et des résultats concrets.

Les problèmes abordés par Nikola Tesla restent d’actualité aujourd’hui. Leur considération permet aux ingénieurs créatifs et aux étudiants en physique d'avoir un regard plus large sur les problèmes de la science moderne, d'abandonner les modèles, d'apprendre à distinguer la vérité de la fiction, de généraliser et de structurer le matériel. Par conséquent, les vues de N. Tesla peuvent être considérées comme pertinentes aujourd'hui non seulement pour la recherche dans le domaine de l'histoire des sciences et de la technologie, mais aussi comme un moyen assez efficace de travail de recherche, d'invention de processus et d'utilisation de nouvelles technologies.

Suite à mes recherches, l'hypothèse s'est confirmée : un champ électromagnétique d'une intensité énorme se forme autour de la bobine Tesla, capable de transmettre du courant électrique sans fil :

les ampoules remplies de gaz inerte brillent à proximité de la bobine, il existe donc réellement un champ électromagnétique de haute intensité autour de l'installation ; les ampoules s'allumaient toutes seules dans mes mains à une certaine distance, ce qui signifie que le courant électrique peut être transmis sans fil.

Il faut encore noter une chose importante : l'effet de cette installation sur une personne : comme vous l'avez remarqué pendant le travail, je n'ai pas été choqué : les courants à haute fréquence qui traversent la surface du corps humain ne lui nuisent pas, sur le au contraire, ils ont un effet tonique et cicatrisant, ceci est même utilisé dans la médecine moderne (dans la littérature scientifique populaire). Cependant, il convient de noter que les décharges électriques que vous avez vues ont une température élevée, il est donc déconseillé d'attraper la foudre avec les mains pendant une longue période !

Nikola Tesla a jeté les bases d’une nouvelle civilisation du troisième millénaire et son rôle doit être réévalué. Seul l’avenir fournira une véritable explication au phénomène Tesla.

Une bobine Tesla est un transformateur résonant haute fréquence sans noyau ferromagnétique, qui peut être utilisé pour obtenir une haute tension sur l'enroulement secondaire. Sous l’influence de la haute tension dans l’air, une panne électrique se produit, semblable à un coup de foudre. L'appareil a été inventé par Nikola Tesla et porte son nom.

Selon le type d'élément de commutation du circuit primaire, les bobines Tesla sont divisées en étincelle (SGTC - Bobine Tesla à éclateur), transistor (SSTC - Bobine Tesla à semi-conducteurs, DRSSTC - Bobine Tesla à semi-conducteurs à double résonance). Je ne considérerai que les bobines d'allumage, qui sont les plus simples et les plus courantes. Selon la méthode de charge du condensateur de boucle, les bobines d'allumage sont divisées en 2 types : ACSGTC - Bobine Tesla à éclateur et DCSGTC - Bobine Tesla à éclateur. Dans la première option, le condensateur est chargé avec une tension alternative ; dans la seconde, une charge résonante est utilisée avec une tension constante appliquée.

La bobine elle-même est une structure composée de deux enroulements et d’un tore. L'enroulement secondaire est cylindrique, enroulé sur un tuyau diélectrique avec un fil d'enroulement en cuivre, en une seule couche tour à tour, et comporte généralement 500 à 1 500 tours. Le rapport optimal entre le diamètre et la longueur du bobinage est de 1:3,5 – 1:6. Pour augmenter la résistance électrique et mécanique, le bobinage est enduit de colle époxy ou de vernis polyuréthane. Généralement, les dimensions de l'enroulement secondaire sont déterminées en fonction de la puissance de la source d'alimentation, c'est-à-dire du transformateur haute tension. Après avoir déterminé le diamètre du bobinage, la longueur est trouvée à partir du rapport optimal. Ensuite, sélectionnez le diamètre du fil de bobinage de manière à ce que le nombre de tours soit approximativement égal à la valeur généralement acceptée. Les tuyaux d'égout en plastique sont généralement utilisés comme tuyaux diélectriques, mais vous pouvez également fabriquer un tuyau fait maison en utilisant des feuilles de papier à dessin et de la colle époxy. Nous parlons ci-après de bobines moyennes, d'une puissance de 1 kW et d'un diamètre d'enroulement secondaire de 10 cm.

Un tore conducteur creux, généralement constitué d'un tuyau en aluminium ondulé, est installé à l'extrémité supérieure du tuyau d'enroulement secondaire pour éliminer les gaz chauds. Fondamentalement, le diamètre du tuyau est choisi égal au diamètre de l'enroulement secondaire. Le diamètre du tore est généralement de 0,5 à 0,9 fois la longueur de l'enroulement secondaire. Le tore possède une capacité électrique déterminée par ses dimensions géométriques et agit comme un condensateur.

L'enroulement primaire est situé à la base inférieure de l'enroulement secondaire et a une forme en spirale plate ou conique. Se compose généralement de 5 à 20 tours de fil de cuivre ou d’aluminium épais. Des courants à haute fréquence circulent dans le bobinage, de sorte que l'effet cutané peut avoir une influence significative. En raison de la haute fréquence, le courant est distribué principalement dans la couche superficielle du conducteur, réduisant ainsi la section transversale effective du conducteur, ce qui entraîne une augmentation de la résistance active et une diminution de l'amplitude des oscillations électromagnétiques. . Par conséquent, la meilleure option pour réaliser l’enroulement primaire serait un tube de cuivre creux ou une large bande plate. Un anneau de protection ouvert (Strike Ring) du même conducteur est parfois installé au-dessus de l'enroulement primaire le long du diamètre extérieur et mis à la terre. L'anneau est conçu pour empêcher les décharges de pénétrer dans l'enroulement primaire. L'espacement est nécessaire pour empêcher le courant de circuler à travers l'anneau, sinon le champ magnétique créé par le courant d'induction affaiblira le champ magnétique des enroulements primaire et secondaire. L'anneau de protection peut être supprimé en mettant à la terre une extrémité de l'enroulement primaire, et la décharge n'endommagera pas les composants de la bobine.

Le coefficient de couplage entre les enroulements dépend de leur position relative ; plus ils sont proches, plus le coefficient est grand. Pour les bobines d'allumage, une valeur de coefficient typique est K=0,1-0,3. La tension sur l'enroulement secondaire en dépend ; plus le coefficient de couplage est élevé, plus la tension est élevée. Mais il n'est pas recommandé d'augmenter le coefficient de couplage au-dessus de la norme, car les décharges commenceront à sauter entre les enroulements, endommageant l'enroulement secondaire.


Le schéma montre la version la plus simple d'une bobine Tesla de type ACSGTC.
Le principe de fonctionnement d'une bobine Tesla repose sur le phénomène de résonance de deux circuits oscillants couplés inductivement. Le circuit oscillatoire primaire se compose d'un condensateur C1, d'un enroulement primaire L1 et est commuté par un éclateur, ce qui entraîne un circuit fermé. Le circuit oscillatoire secondaire est formé par l'enroulement secondaire L2 et le condensateur C2 (un tore avec capacité), l'extrémité inférieure de l'enroulement doit être mise à la terre. Lorsque la fréquence propre du circuit oscillant primaire coïncide avec la fréquence du circuit oscillant secondaire, une forte augmentation de l'amplitude de la tension et du courant dans le circuit secondaire se produit. A une tension suffisamment élevée, un claquage électrique de l'air se produit sous la forme d'une décharge émanant du tore. Il est important de comprendre ce qu'est un circuit secondaire fermé. Le courant du circuit secondaire circule à travers l'enroulement secondaire L2 et le condensateur C2 (tore), puis à travers l'air et la terre (puisque l'enroulement est mis à la terre), le circuit fermé peut être décrit comme suit : masse-enroulement-tore-décharge-terre. Ainsi, les décharges électriques excitatrices font partie du courant du circuit. Si la résistance de mise à la terre est élevée, les décharges émanant du tore frapperont directement l'enroulement secondaire, ce qui n'est pas bon, vous devez donc effectuer une mise à la terre de haute qualité.

Une fois les dimensions de l'enroulement secondaire et du tore déterminées, la fréquence propre d'oscillation du circuit secondaire peut être calculée. Ici, il faut tenir compte du fait que l'enroulement secondaire, en plus de l'inductance, a une certaine capacité en raison de sa taille considérable, qui doit être prise en compte lors du calcul, la capacité de l'enroulement doit être ajoutée à la capacité du tore ; Ensuite, vous devez estimer les paramètres de la bobine L1 et du condensateur C1 du circuit primaire, afin que la fréquence propre du circuit primaire soit proche de la fréquence du circuit secondaire. La capacité du condensateur du circuit primaire est généralement de 25 à 100 nF, sur cette base, le nombre de tours de l'enroulement primaire est calculé, en moyenne il devrait être de 5 à 20 tours. Lors de la fabrication du bobinage, il est nécessaire d'augmenter le nombre de tours par rapport à la valeur calculée afin d'accorder ultérieurement la bobine en résonance. Tous ces paramètres peuvent être calculés à l'aide de formules standard d'un manuel de physique ; il existe également des livres en ligne sur le calcul de l'inductance de diverses bobines. Il existe également des programmes de calcul spéciaux pour calculer tous les paramètres de la future bobine Tesla.

Le réglage est effectué en modifiant l'inductance de l'enroulement primaire, c'est-à-dire qu'une extrémité de l'enroulement est connectée au circuit et l'autre n'est connectée nulle part. Le deuxième contact est réalisé sous la forme d'une pince, qui peut être projetée d'un tour à l'autre, ce n'est pas tout l'enroulement qui est utilisé, mais seulement une partie de celui-ci, et l'inductance et la fréquence propre du circuit primaire changent en conséquence. Le réglage est effectué lors des lancements préliminaires de la bobine ; la résonance est jugée par la durée des décharges déchargées. Il existe également une méthode permettant de régler à froid la résonance à l'aide d'un générateur RF et d'un oscilloscope ou d'un voltmètre RF, sans qu'il soit nécessaire de faire fonctionner la bobine. Il convient de noter que la décharge électrique a une capacité, de sorte que la fréquence propre du circuit secondaire peut diminuer légèrement pendant le fonctionnement de la bobine. La mise à la terre peut également avoir un léger effet sur la fréquence secondaire.

L'éclateur est un élément de commutation dans le circuit oscillatoire primaire. Lorsqu'un claquage électrique de l'éclateur se produit sous l'influence d'une haute tension, un arc s'y forme, qui ferme le circuit du circuit primaire, et des oscillations amorties à haute fréquence y apparaissent, au cours desquelles la tension sur le condensateur C1 augmente progressivement diminue. Une fois l'arc éteint, le condensateur de boucle C1 commence à se charger à nouveau à partir de la source d'alimentation et avec la prochaine panne de l'éclateur, un nouveau cycle d'oscillations commence.

Le parafoudre est divisé en deux types : statique et rotatif. Un déchargeur statique se compose de deux électrodes rapprochées, dont la distance est ajustée de manière à ce qu'une panne électrique entre elles se produise au moment où le condensateur C1 est chargé à la tension la plus élevée, ou légèrement inférieure au maximum. La distance approximative entre les électrodes est déterminée en fonction de la résistance électrique de l'air, qui est d'environ 3 kV/mm dans des conditions environnementales standard, et dépend également de la forme des électrodes. Pour une tension secteur alternative, la fréquence de réponse de la décharge statique (BPS - battements par seconde) sera de 100 Hz.

Un éclateur rotatif (RSG - Rotary spark gap) est réalisé sur la base d'un moteur électrique, sur l'arbre duquel est monté un disque avec des électrodes statiques installées de chaque côté du disque, ainsi, lorsque le disque tourne ; , toutes les électrodes du disque voleront entre les électrodes statiques. La distance entre les électrodes est réduite au minimum. Dans cette option, vous pouvez régler la fréquence de commutation sur une large plage en contrôlant le moteur électrique, ce qui offre plus de possibilités de réglage et de contrôle de la bobine. Le boîtier du moteur doit être mis à la terre pour protéger l'enroulement du moteur contre les pannes lorsqu'il est exposé à une décharge haute tension.

Des ensembles de condensateurs (MMC - Multi Mini Capacitor) de condensateurs haute tension haute fréquence connectés en série et en parallèle sont utilisés comme condensateur de boucle C1. Généralement, des condensateurs céramiques de type KVI-3 sont utilisés, ainsi que des condensateurs à film K78-2. Récemment, une transition vers des condensateurs papier de type K75-25 a été prévue, qui ont montré de bonnes performances. Pour des raisons de fiabilité, la tension nominale de l'ensemble condensateur doit être 1,5 à 2 fois la tension d'amplitude de la source d'alimentation. Pour protéger les condensateurs des surtensions (impulsions haute fréquence), un entrefer est installé parallèlement à l'ensemble de l'ensemble. L'éclateur peut être constitué de deux petites électrodes.

Un transformateur haute tension T1, ou plusieurs transformateurs connectés en série ou en parallèle, est utilisé comme source d'énergie pour charger les condensateurs. Fondamentalement, les constructeurs Tesla novices utilisent un transformateur pour four à micro-ondes (MOT - Microwave Oven Transformer), dont la tension alternative de sortie est d'environ 2,2 kV, la puissance est d'environ 800 W. En fonction de la tension nominale du condensateur de boucle, les MOT sont connectés en série de 2 à 4 pièces. L'utilisation d'un seul transformateur n'est pas recommandée, car en raison de la faible tension de sortie, l'écart dans l'éclateur sera très petit, ce qui entraînera des résultats instables du fonctionnement de la bobine. Les moteurs présentent les inconvénients d'une faible résistance électrique, ne sont pas conçus pour un fonctionnement à long terme et deviennent très chauds sous de lourdes charges, ils tombent donc souvent en panne. Il est plus raisonnable d'utiliser des transformateurs à huile spéciaux tels que OM, OMP, OMG, qui ont une tension de sortie de 6,3 kV, 10 kV et une puissance de 4 kW, 10 kW. Vous pouvez également fabriquer un transformateur haute tension fait maison. Lorsque vous travaillez avec des transformateurs haute tension, il ne faut pas oublier les précautions de sécurité ; la haute tension est dangereuse pour la vie ; le boîtier du transformateur doit être mis à la terre. Si nécessaire, un autotransformateur peut être installé en série avec l'enroulement primaire du transformateur pour réguler la tension de charge du condensateur de boucle. La puissance de l'autotransformateur ne doit pas être inférieure à la puissance du transformateur T1.

L'inductance Ld dans le circuit de puissance est nécessaire pour limiter le courant de court-circuit du transformateur en cas de claquage de l'éclateur. Le plus souvent, l'inducteur est situé dans le circuit d'enroulement secondaire du transformateur T1. En raison de la haute tension, l'inductance requise de l'inducteur peut prendre des valeurs élevées allant de l'unité à la dizaine de Henry. Dans ce mode de réalisation, il doit avoir une tenue électrique suffisante. Avec le même succès, l'inductance peut être installée en série avec l'enroulement primaire du transformateur ; par conséquent, une résistance électrique élevée n'est pas requise ici, l'inductance requise est d'un ordre de grandeur inférieure et s'élève à des dizaines, des centaines de millihenrys. Le diamètre du fil d'enroulement ne doit pas être inférieur au diamètre du fil de l'enroulement primaire du transformateur. L'inductance de l'inducteur est calculée à partir de la formule de dépendance de la réactance inductive sur la fréquence du courant alternatif.

Le filtre passe-bas (LPF) est conçu pour empêcher la pénétration des impulsions haute fréquence du circuit primaire dans le circuit inducteur et l'enroulement secondaire du transformateur, c'est-à-dire pour les protéger. Le filtre peut être en forme de L ou en forme de U. La fréquence de coupure du filtre est choisie d'un ordre de grandeur inférieur à la fréquence de résonance des circuits oscillants de la bobine, mais la fréquence de coupure doit être bien supérieure à la fréquence de réponse de l'éclateur.


Lors de la charge résonante d'un condensateur de boucle (type bobine - DCSGTC), une tension constante est utilisée, contrairement à ACSGTC. La tension de l'enroulement secondaire du transformateur T1 est redressée à l'aide d'un pont de diodes et lissée avec le condensateur St. La capacité du condensateur doit être d'un ordre de grandeur supérieure à la capacité du condensateur de boucle C1 pour réduire l'ondulation de la tension continue. La valeur de capacité est généralement de 1 à 5 µF ; pour des raisons de fiabilité, la tension nominale est choisie pour être 1,5 à 2 fois la tension redressée en amplitude. Au lieu d'un condensateur, vous pouvez utiliser des ensembles de condensateurs, en n'oubliant de préférence pas d'égaliser les résistances lors de la connexion de plusieurs condensateurs en série.

Les colonnes de diodes haute tension du type KTs201 et autres sont utilisées en série comme diodes pont. Le courant nominal des colonnes de diodes doit être supérieur au courant nominal de l'enroulement secondaire du transformateur. La tension inverse des colonnes de diodes dépend du circuit de redressement ; pour des raisons de fiabilité, la tension inverse des diodes doit être 2 fois la valeur d'amplitude de la tension. Il est possible de fabriquer des postes de diodes maison en connectant en série des diodes de redressement classiques (par exemple 1N5408, Urev = 1000 V, In = 3 A), à l'aide de résistances d'égalisation.
Au lieu du circuit standard de rectification et de lissage, vous pouvez assembler un doubleur de tension à partir de deux colonnes de diodes et de deux condensateurs.

Le principe de fonctionnement du circuit de charge résonante repose sur le phénomène d'auto-inductance de l'inductance Ld, ainsi que sur l'utilisation d'une diode de coupure VD®. Au moment où le condensateur C1 est déchargé, le courant commence à circuler à travers l'inducteur, augmentant selon une loi sinusoïdale, tandis que l'énergie sous forme de champ magnétique s'accumule dans l'inducteur et le condensateur se charge, accumulant de l'énergie sous forme de un champ électrique. La tension aux bornes du condensateur augmente jusqu'à la tension de l'alimentation, tandis que le courant maximum circule à travers l'inductance et que la chute de tension à ses bornes est nulle. Dans ce cas, le courant ne peut pas s'arrêter instantanément, et continue de circuler dans le même sens en raison de la présence d'auto-induction de l'inducteur. La charge du condensateur continue jusqu'à ce que la tension de la source d'alimentation soit doublée. Une diode de coupure est nécessaire pour empêcher l'énergie de refluer du condensateur vers la source d'alimentation, car une différence de potentiel apparaît entre le condensateur et la source d'alimentation, égale à la tension de la source d'alimentation. En fait, la tension aux bornes du condensateur n'atteint pas le double de la valeur en raison de la présence d'une chute de tension aux bornes de la colonne de diodes.

L'utilisation d'une charge résonante permet de transférer plus efficacement et uniformément l'énergie vers le circuit primaire, tandis que pour obtenir le même résultat (sur toute la durée de la décharge), le DCSGTC nécessite moins d'énergie de la source d'alimentation (transformateur T1) que l'ACSGTC. . Les décharges acquièrent une courbure douce caractéristique en raison d'une tension d'alimentation stable, contrairement à l'ACSGTC, où l'approche suivante des électrodes dans le RSG peut se produire dans le temps à n'importe quelle section de la tension sinusoïdale, y compris atteindre une tension nulle ou basse et, comme il en résulte une longueur de décharge variable (décharge irrégulière).

L'image ci-dessous montre les formules de calcul des paramètres d'une bobine Tesla :

Je vous propose de vous familiariser avec mon expérience en construction.

Un transformateur qui augmente la tension et la fréquence plusieurs fois est appelé transformateur Tesla. Des lampes à économie d'énergie et fluorescentes, des tubes cathodiques d'anciens téléviseurs, des batteries chargées à distance et bien plus encore ont été créés grâce au principe de fonctionnement de cet appareil. N'excluons pas son utilisation à des fins de divertissement, car le « transformateur Tesla » est capable de créer de belles décharges violettes - des banderoles rappelant la foudre (Fig. 1). Pendant le fonctionnement, un champ électromagnétique se forme qui peut affecter les appareils électroniques et même le corps humain, et lors des décharges dans l'air, un processus chimique se produit avec libération d'ozone. Pour fabriquer un transformateur Tesla de vos propres mains, vous n'avez pas besoin d'avoir des connaissances approfondies dans le domaine de l'électronique, suivez simplement cet article.

Composants et principe de fonctionnement

Tous les transformateurs Tesla, en raison d'un principe de fonctionnement similaire, sont constitués des mêmes blocs :

1. Alimentation.
2. Circuit primaire.

L'alimentation électrique fournit au circuit primaire une tension de l'amplitude et du type requis. Le circuit primaire crée des oscillations haute fréquence qui génèrent des oscillations résonantes dans le circuit secondaire. En conséquence, un courant de haute tension et fréquence est formé sur l'enroulement secondaire, ce qui tend à créer un circuit électrique dans l'air - une banderole se forme.

Le choix du circuit primaire détermine le type de bobine Tesla, la source d'alimentation et la taille du streamer. Concentrons-nous sur le type de semi-conducteur. Il présente un circuit simple avec des pièces accessibles et une faible tension d'alimentation.

Sélection de matériaux et de pièces

Nous rechercherons et sélectionnerons des pièces pour chacune des unités structurelles ci-dessus :

Après bobinage, nous isolons la bobine secondaire avec de la peinture, du vernis ou autre diélectrique. Cela empêchera le streamer d’y pénétrer.

Borne – capacité supplémentaire du circuit secondaire, connecté en série. Pour les petits streamers, ce n’est pas nécessaire. Il suffit de remonter l'extrémité de la bobine de 0,5 à 5 cm.

Après avoir rassemblé toutes les pièces nécessaires à la bobine Tesla, nous commençons à assembler la structure de nos propres mains.

Conception et assemblage

Nous effectuons le montage selon le schéma le plus simple de la figure 4.

Nous installons l'alimentation séparément. Les pièces peuvent être assemblées par installation suspendue, l'essentiel est d'éviter les courts-circuits entre les contacts.

Lors de la connexion d'un transistor, il est important de ne pas confondre les contacts (Fig. 5).

Pour ce faire, nous vérifions le schéma. Nous vissons fermement le radiateur au corps du transistor.

Assemblez le circuit sur un substrat diélectrique : un morceau de contreplaqué, un plateau en plastique, une boîte en bois, etc. Séparez le circuit des bobines avec une plaque ou une planche diélectrique avec un trou miniature pour les fils.

Nous sécurisons l'enroulement primaire afin d'éviter qu'il ne tombe et ne touche l'enroulement secondaire. Au centre de l'enroulement primaire, nous laissons de la place pour la bobine secondaire, en tenant compte du fait que la distance optimale entre elles est de 1 cm. Il n'est pas nécessaire d'utiliser un cadre - une fixation fiable suffit.

Nous installons et sécurisons l'enroulement secondaire. Nous effectuons les connexions nécessaires selon le schéma. Vous pouvez voir le fonctionnement du transformateur Tesla fabriqué dans la vidéo ci-dessous.

Mise en marche, contrôle et réglage

Avant de les allumer, éloignez les appareils électroniques du site de test pour éviter tout dommage. N'oubliez pas la sécurité électrique ! Pour lancer avec succès, effectuez les étapes suivantes dans l'ordre :

1. Nous plaçons la résistance variable en position médiane. Lors de la mise sous tension, assurez-vous qu’il n’y a aucun dommage.
2. Vérifiez visuellement la présence du streamer. S'il manque, nous apportons une ampoule fluorescente ou une lampe à incandescence à la bobine secondaire. La lueur de la lampe confirme la fonctionnalité du « transformateur Tesla » et la présence d'un champ électromagnétique.
3. Si l'appareil ne fonctionne pas, nous échangeons tout d'abord les fils de la bobine primaire, puis vérifions ensuite l'absence de panne du transistor.
4. Lorsque vous l'allumez pour la première fois, surveillez la température du transistor ; si nécessaire, connectez un refroidissement supplémentaire.

Les caractéristiques distinctives du puissant transformateur Tesla sont la haute tension, les grandes dimensions de l'appareil et la méthode de production d'oscillations résonantes. Parlons un peu de son fonctionnement et de la fabrication d'un transformateur de type étincelle Tesla.

Le circuit primaire fonctionne en tension alternative. Lorsqu'il est allumé, le condensateur se charge. Dès que le condensateur est chargé au maximum, une panne de l'éclateur se produit - un dispositif de deux conducteurs avec un éclateur rempli d'air ou de gaz. Après la panne, un circuit série composé d'un condensateur et d'une bobine primaire est formé, appelé circuit LC. C'est ce circuit qui crée des oscillations à haute fréquence, qui créent des oscillations résonantes et une tension énorme dans le circuit secondaire (Fig. 6).

Si vous disposez des pièces nécessaires, vous pouvez assembler un puissant transformateur Tesla de vos propres mains, même à la maison. Pour ce faire, il suffit d'apporter des modifications au circuit basse consommation :

1. Augmentez les diamètres des bobines et la section transversale du fil de 1,1 à 2,5 fois.
2. Ajoutez une borne en forme de tore.
3. Remplacez la source de tension continue par une source alternative avec un facteur de suralimentation élevé qui produit une tension de 3 à 5 kV.
4. Changez le circuit primaire selon le schéma de la figure 6.
5. Ajoutez une mise à la terre fiable.

Les transformateurs à étincelles Tesla peuvent atteindre une puissance allant jusqu'à 4,5 kW, créant ainsi des streamers de grande taille. Le meilleur effet est obtenu lorsque les fréquences des deux circuits sont égales. Ceci peut être réalisé en calculant des pièces dans des programmes spéciaux - vsTesla, inca et autres. Vous pouvez télécharger l'un des programmes en langue russe à partir du lien : http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip.

Bonjour. Aujourd'hui, je vais parler d'une bobine Tesla miniature (transformateur).
Je dirai tout de suite que le jouet est extrêmement intéressant. J'avais moi-même prévu de l'assembler, mais il s'avère que cette affaire est déjà mise en service.
L'examen comprend des tests, diverses expériences ainsi que des améliorations mineures.
Alors s'il vous plaît...

À propos Nicolas Tesla Il existe différentes opinions. Pour certains, il est presque le dieu de l’électricité, le conquérant de l’énergie libre et l’inventeur du mouvement perpétuel. D'autres le considèrent comme un grand mystificateur, un illusionniste habile et un amateur de sensations. Les deux positions peuvent être remises en question, mais l’énorme contribution de Tesla à la science ne peut être niée. Après tout, il a inventé des choses sans lesquelles il est impossible d'imaginer notre existence actuelle, par exemple : courant alternatif, alternateur, moteur asynchrone, radio(oui, c'est N. Tesla qui a inventé la radio le premier, pas Popov et Marconi), télécommande etc.
L'une de ses inventions était un transformateur résonant qui produit une haute tension à haute fréquence. Ce transformateur porte le nom de son créateur – Nikola Tesla.
le plus simple Transformateur Tesla se compose de deux bobines - primaire et secondaire, ainsi que d'un circuit électrique qui crée des oscillations à haute fréquence.
La bobine primaire contient généralement plusieurs tours de fil de grand diamètre ou de tube de cuivre, et la bobine secondaire contient généralement environ 1 000 tours de fil de plus petit diamètre. Contrairement aux transformateurs classiques, il n’y a pas de noyau ferromagnétique. Ainsi, l'inductance mutuelle entre les deux bobines est bien inférieure à celle des transformateurs à noyau ferromagnétique.
Dans l'original, un éclateur à gaz était utilisé dans le circuit du générateur. De nos jours, le Brovin Kacher est le plus souvent utilisé.
Kacher Brovina- un type de générateur sur un seul transistor, censé fonctionner dans un mode non standard pour les transistors conventionnels, et démontrant des propriétés mystérieuses qui remontent aux recherches de Tesla et ne rentrent pas dans les théories modernes de l'électromagnétisme.
Apparemment, le Kacher est un éclateur à semi-conducteur (par analogie avec un éclateur Tesla), dans lequel une décharge électrique de courant traverse le cristal du transistor sans formation de plasma (arc électrique). Dans ce cas, le cristal du transistor est entièrement restauré après son claquage (puisqu'il s'agit d'un claquage par avalanche réversible, contrairement au claquage thermique, qui est irréversible pour un semi-conducteur). Mais pour prouver ce mode de fonctionnement du transistor dans la caméra, seules des affirmations indirectes sont données : personne, à l'exception de Brovin lui-même, n'a étudié en détail le fonctionnement du transistor dans la caméra, et ce ne sont que ses hypothèses. Par exemple, pour confirmer le mode « Kacher », Brovin cite le fait suivant : quelle que soit la polarité avec laquelle vous connectez l'oscilloscope au Kacher, la polarité des impulsions qu'il affiche est toujours positive.

Assez de mots, il est temps de passer au héros de la revue.

L'emballage est le plus ascétique - mousse de polyéthylène et ruban adhésif. Je n'ai pas pris de photo, mais le processus de déballage est dans la vidéo à la fin de l'examen.

Équipement:

L'ensemble se compose de :
- alimentation 24V 2A ;
- adaptateur pour prise Euro ;
- 2 néons ;
- Bobines Tesla (transformateur) avec générateur.

Transformateur Tesla :

Les dimensions de l'ensemble du produit sont très modestes : 50x50x70 mm.






Il existe plusieurs différences par rapport à la bobine Tesla d'origine : l'enroulement primaire (avec un petit nombre de tours) doit être situé à l'extérieur du secondaire, et non l'inverse, comme ici. Aussi, l'enroulement secondaire doit contenir un nombre de spires assez important, au moins 1000, mais ici il y a environ 250 spires au total.
Le circuit est assez simple : une résistance, un condensateur, une LED, un transistor et le transformateur Tesla lui-même.
Il s'agit d'un Brovin Kacher légèrement modifié. Dans l'original, le driver Brovin possède 2 résistances installées à partir de la base du transistor. Ici l'une des résistances est remplacée par une LED allumée en polarisation inverse.

Essai:

Nous allumons et observons la lueur d'une décharge haute tension sur le contact libre de la bobine Tesla.
On peut également voir la lueur des lampes néon du kit et l'« économiseur d'énergie » à décharge gazeuse. Oui, pour ceux qui ne le savent pas, les lampes brillent comme ça, sans se connecter à quoi que ce soit, juste à côté de la bobine.


La lueur peut être observée même avec une lampe à incandescence défectueuse
Certes, pendant l'expérimentation, l'ampoule de la lampe a éclaté.
Une décharge haute tension enflamme facilement une allumette :
L'allumette peut être facilement allumée par l'envers :

Pour enregistrer un oscillogramme de consommation de courant, j'ai installé une résistance de 2 watts avec une résistance de 4,7 Ohms dans le disjoncteur d'alimentation. Voici ce qui s'est passé :

Dans la première capture d'écran, le transformateur fonctionne sans charge, dans la seconde, une lampe à économie d'énergie est placée. On peut voir que la consommation totale de courant ne change pas, ce qui ne peut pas être dit de la fréquence d'oscillation.
Avec le marqueur V2 j'ai marqué le potentiel zéro et le point milieu de la composante variable, le résultat total était de 1,7 volts sur une résistance de 4,7 Ohm, soit la consommation moyenne de courant est
0,36A. Et la consommation électrique est d'environ 8,5 W.

Révision:

Un défaut de conception évident est le très petit radiateur. Quelques minutes de fonctionnement de l'appareil suffisent pour chauffer le radiateur à 90 degrés.
Pour améliorer la situation, un radiateur plus grand de la carte vidéo a été utilisé. Le transistor a été déplacé vers le bas et la LED vers le haut de la carte.
Avec ce radiateur, la température maximale est tombée à 60-65 degrés.

Version vidéo de la revue :

La version vidéo contient un déballage, des expériences avec différentes lampes, des allumettes, du papier, du verre brûlant, ainsi qu'une « balançoire électronique ». Profitez de regarder.

Résultats:

Je vais commencer par les inconvénients : la taille du radiateur a été mal choisie - il est trop petit, vous pouvez donc allumer le transformateur pendant quelques minutes seulement, sinon vous risquez de brûler le transistor. Ou vous devez immédiatement agrandir le radiateur.
Avantages : tout le reste, juste des avantages continus, de l'effet « Wow » à l'éveil de l'intérêt pour la physique chez les enfants.
Je recommande vraiment de l'acheter.

Le produit a été fourni pour rédiger un avis par le magasin. La revue a été publiée conformément à l'article 18 du règlement du site.

Il n'y a pas si longtemps, des lampes dites à plasma sont apparues dans l'assortiment de divers magasins, émettant des éclairs à la surface d'une boule de verre. Ces lampes ont rapidement gagné en popularité, mais peu de gens savent que ces appareils ont été inventés par Nikola Tesla dans les années 1910 du siècle dernier. Vous devez d’abord comprendre la structure interne de cette étonnante invention. En fait, il s'agit d'un transformateur ordinaire d'un type spécial. Il utilise dans son travail la résonance qui se produit dans les ondes magnétiques dites stationnaires. Il y a très peu de tours sur l'enroulement primaire, il génère des étincelles oscillantes en collectant de l'énergie dans le condensateur, et donc des étincelles se produisent dans un certain laps de temps. L'enroulement secondaire fonctionne sur la base d'une bobine de fils à flux direct. La fréquence d'oscillation de la paire de circuits doit coïncider, ce qui entraînera l'apparition d'un courant alternatif extrêmement élevé et à haute fréquence entre les deux extrémités de la bobine sur l'enroulement secondaire. Cela provoque une visualisation sous la forme de ces éclairs très violets.

Un transformateur résonant est souvent comparé à un pendule conventionnel, dont la fréquence et l'amplitude dépendront directement de la force avec laquelle l'ensemble du système est poussé. Le balancement peut être effectué en présence de vibrations libres, ce qui augmente considérablement la longueur de course et augmente également le temps de désintégration complète. La même chose se produit avec la bobine ici. L'enroulement secondaire oscille et le générateur le fait osciller. La synchronisation est assurée simultanément par le circuit primaire et le générateur, ce qui permet d'affiner le système en fonction de la tâche à accomplir. À ce stade, la plupart des gens ne le connaissent que comme un jouet. Mais en réalité, ce système a de réelles applications.

Utiliser une bobine Tesla dans la vraie vie

Les tensions de sortie peuvent souvent atteindre des valeurs incroyables de plusieurs millions de volts. Il s’agit d’un phénomène unique dans le monde de l’électricité, car des courants aussi élevés sont rarement caractérisés par des ondes aussi longues. La force électrique de l'espace aérien pénètre sur une distance énorme avec des décharges stables, et avec une puissance de générateur élevée, la longueur peut atteindre plusieurs mètres. Des salles de démonstration similaires présentant ce miracle de la physique de notre planète sont souvent installées dans de nombreuses universités à travers le monde. Ces phénomènes se reflètent dans le célèbre jouet. Lorsque nous touchons le ballon, la foudre est attirée vers nos mains, comme vers un objet à conductivité relativement élevée. Notre sang et nos autres fluides corporels regorgent de sels et de métaux, ce qui fait de nous un excellent conducteur.

Au début du siècle dernier, ce système était utilisé pour transmettre des signaux sur de grandes distances, car les décharges comportent également une partie invisible. Les gens ont commencé à essayer de les utiliser pour transmettre des ondes radio sur de courtes distances afin de transmettre des télécommandes, mais une telle utilisation était trop dangereuse pour la santé des personnes. Ensuite, de nombreuses expériences ont été réalisées dans le domaine de la médecine. La soi-disant darsonvalisation est encore utilisée aujourd'hui, et les appareils eux-mêmes ne sont rien de plus qu'un générateur Tesla de la plus petite taille. Le courant chatouille la peau, mais ne pénètre pas profondément dans le corps. L'effet tonique de ce soin a rapidement trouvé des applications dans la réalité : il est utilisé pour traiter les maladies de peau, stimule la pousse des cheveux et permet de lisser les cicatrices en réduisant la taille des nodules.

C'est ce type de générateur qui allume les lampes à décharge. Les systèmes à vide sont testés à l'aide de ces poutres pour détecter les fissures dans leurs boîtiers. La foudre va certainement tirer vers le défaut.

Les lampes Tesla sont-elles dangereuses pour les humains ?

Nous pouvons certainement dire qu'il y a un danger, vous devez donc suivre à 100 % les instructions ci-jointes. Ne vous tenez pas la main, ne touchez pas le verre de la lampe et n'essayez pas de toucher la balle avec les mains mouillées. Nous vous déconseillons particulièrement de réaliser de tels circuits sans une expérience appropriée à la maison. Vous pouvez endommager de nombreux appareils électriques dans votre maison et brûler le câblage. Mais ce ne sont pas les pires conséquences. Les transformateurs Tesla avec des tensions de plusieurs millions de volts peuvent tuer une personne d'un simple contact si elle commet une erreur. L’effet est similaire à celui d’un coup de foudre. Soyez donc extrêmement prudent, surtout faites attention aux enfants. Aux moins de 12 ans, l’achat de telles lampes est fortement déconseillé. Achetez également ces appareils uniquement auprès de fabricants réputés. Les copies provenant d'entreprises chinoises anonymes délivrent souvent des décharges électriques si intenses que vos cheveux et vos manches peuvent prendre feu et vos ongles fondre. Le jouet peut causer de gros problèmes, soyez prudent.