Sviluppata nel 1891 da Nikola Tesla, la bobina di Tesla è stata creata per eseguire esperimenti nella creazione di scariche elettriche ad alta tensione. Consiste in un alimentatore, un condensatore e un trasformatore della bobina impostati in modo che i picchi di tensione si alternino tra i due e gli elettrodi impostati in modo che le scintille saltino tra di loro attraverso l'aria. Utilizzata in applicazioni da acceleratori di particelle a televisori e giocattoli, una bobina di Tesla può essere realizzata con apparecchiature di negozi di elettronica o con materiali in eccedenza. Questo articolo descrive come costruire una bobina di Tesla a spinterometro, che è diversa da una bobina di Tesla a stato solido e non può riprodurre musica.
Passi
Parte 1 di 2: Pianificazione di una bobina di Tesla
Passaggio 1. Considera le dimensioni, il posizionamento e i requisiti di alimentazione della bobina di Tesla prima di costruirla
Puoi costruire una bobina di Tesla grande quanto il tuo budget lo consente; tuttavia, le scintille simili a fulmini Le bobine di Tesla generano calore ed espandono l'aria intorno a loro (in sostanza, creando un tuono). I loro campi elettrici possono anche rovinare i dispositivi elettronici, quindi probabilmente vorrai costruire e far funzionare la tua bobina di Tesla in un luogo fuori mano, come un garage o un'altra officina. Dovrai anche considerare se ha più senso costruire una bobina di Tesla da un kit o raccogliere materiali da zero. Entrambi presentano vantaggi e svantaggi in termini di costi, tempi di costruzione, risorse di aiuto e affidabilità.
Per capire quanto è grande lo spinterometro che puoi ospitare o quanta potenza hai bisogno per farlo funzionare, dividi la lunghezza dello spinterometro in pollici per 1,7 e quadrala per determinare la potenza in ingresso in watt. (Al contrario, per trovare la lunghezza dello spinterometro, moltiplicare la radice quadrata della potenza in watt per 1,7.) Una bobina di Tesla che crea uno spinterometro di 60 pollici (150 cm) (1,5 metri) richiederebbe 1.246 watt. (Una bobina di Tesla che utilizza una fonte di alimentazione da 1 kilowatt genererebbe uno spinterometro di quasi 54 pollici, o 1,37 metri.)
Passaggio 2. Impara la terminologia
Progettare e costruire una bobina di Tesla richiede la comprensione di alcuni termini scientifici e unità di misura. Dovrai capire il loro scopo e funzione per realizzare correttamente una bobina di Tesla. Ecco alcuni dei termini che devi conoscere:
- La capacità è la capacità di trattenere una carica elettrica o la quantità di carica elettrica immagazzinata per una data tensione. (Un dispositivo progettato per contenere una carica elettrica è chiamato condensatore.) L'unità di misura della capacità è il farad (abbreviato "F"). Un farad è definito come 1 ampere-secondo (o coulomb) per volt. Comunemente, la capacità viene misurata in unità più piccole, come il microfarad (abbreviato "uF"), un milionesimo di farad, o il picofarad (abbreviato pF e talvolta letto come "puff"), un trilionesimo di farad.
- L'induttanza, o autoinduttanza, è la quantità di tensione trasportata da un circuito elettrico per la quantità di corrente nel circuito. (Le linee elettriche ad alta tensione, che trasportano un'alta tensione ma una bassa corrente, hanno un'elevata induttanza.) L'unità di misura dell'induttanza è l'henry (abbreviato "H"). Un henry è definito come 1 volt-secondo per ampere di corrente. Comunemente, l'induttanza viene misurata in unità più piccole, come il millihenry (abbreviato "mH"), un millesimo di henry o il microhenry (abbreviato "uH"), un milionesimo di henry.
- La frequenza di risonanza, o frequenza di risonanza, è la frequenza alla quale la resistenza al trasferimento di energia è al minimo. (Per una bobina di Tesla, questo è il punto operativo ottimale per il trasferimento di energia elettrica tra le bobine primarie e secondarie.) L'unità di misura per la frequenza di risonanza è l'hertz (abbreviato "Hz"), definito come 1 ciclo al secondo. Più comunemente, la frequenza di risonanza viene misurata in kilohertz (abbreviato "kHz"), con un kilohertz pari a 1000 hertz.
Passaggio 3. Raccogli le parti di cui avrai bisogno
Avrai bisogno di un trasformatore di alimentazione, un condensatore primario ad alta capacità, un gruppo spinterometro, una bobina dell'induttore primario a bassa induttanza, una bobina dell'induttore secondario ad alta induttanza, un condensatore secondario a bassa capacità e qualcosa da sopprimere o soffocare, gli impulsi di rumore ad alta frequenza creati quando la bobina di Tesla funziona. Per ulteriori informazioni sulle parti, vedere la sezione successiva, "Creazione di una bobina di Tesla".
La tua fonte di alimentazione / trasformatore alimenta l'energia attraverso le induttanze al circuito primario o del serbatoio, che collega il condensatore primario, la bobina dell'induttore primario e il gruppo spinterometro. La bobina dell'induttore primario è posizionata adiacente, ma non cablata, alla bobina dell'induttore del circuito secondario, che è collegata al condensatore secondario. Una volta che il condensatore secondario ha accumulato una carica elettrica sufficiente, le stelle filanti di elettricità (fulmini) si scaricano da esso
Parte 2 di 2: realizzare una bobina di Tesla
Passaggio 1. Scegli il tuo trasformatore di alimentazione
Il tuo trasformatore di alimentazione determina quanto grande puoi realizzare la tua bobina di Tesla. La maggior parte delle bobine di Tesla funziona con un trasformatore che emette una tensione compresa tra 5.000 e 15.000 volt con una corrente compresa tra 30 e 100 milliampere. Puoi ottenere un trasformatore da un negozio di surplus del college o da Internet, o cannibalizzare il trasformatore da un'insegna al neon.
Passaggio 2. Realizzare il condensatore primario
Il modo migliore per creare questo condensatore è cablare un numero di piccoli condensatori in serie in modo che ogni condensatore gestisca una quota uguale della tensione totale del circuito primario. (Ciò richiede che ogni singolo condensatore abbia la stessa capacità degli altri condensatori della serie.) Questo tipo di condensatore è chiamato multi-mini-condensatore o MMC.
- I piccoli condensatori e le relative resistenze di spurgo possono essere acquistati nei negozi di elettronica, oppure puoi cercare condensatori ceramici dai vecchi televisori. Puoi anche realizzare i condensatori con fogli di polietilene e fogli di alluminio.
- Per massimizzare la potenza, il condensatore primario dovrebbe essere in grado di raggiungere la sua piena capacità ogni semiciclo della frequenza della potenza che gli viene fornita. (Per un'alimentazione a 60 Hz, ciò significa 120 volte al secondo.)
Passaggio 3. Progettare il gruppo spinterometro
Se stai pianificando un singolo spinterometro, avrai bisogno di bulloni metallici spessi almeno un quarto di pollice (6 millimetri) per fungere da spinterometro per resistere al calore generato dalla scarica di elettricità tra le scintille. È inoltre possibile collegare più spinterometri in serie, utilizzare uno spinterometro rotante o soffiare aria compressa tra le scintille per moderare la temperatura. (Per soffiare l'aria si può usare un vecchio aspirapolvere.)
Passaggio 4. Costruire la bobina dell'induttore primario
La bobina stessa sarà fatta di filo, ma avrai bisogno di qualcosa per avvolgere il filo a forma di spirale. Il filo dovrebbe essere un filo di rame smaltato, che puoi acquistare da un negozio di forniture elettriche o cannibalizzando il cavo di uscita da un apparecchio scartato. L'oggetto attorno a cui avvolgi il filo può essere cilindrico, come un tubo di cartone o di plastica, o conico, come un vecchio paralume.
La lunghezza del cavo determina l'induttanza della bobina primaria. La bobina primaria dovrebbe avere una bassa induttanza, quindi utilizzerai relativamente pochi giri per realizzarla. È possibile utilizzare sezioni di filo non continue per la bobina primaria, in modo da poter agganciare le sezioni necessarie per regolare l'induttanza al volo
Passaggio 5. Collegare insieme il condensatore primario, il gruppo spinterometro e la bobina dell'induttore primario
Questo completa il circuito primario.
Passaggio 6. Costruire la bobina dell'induttore secondario
Come con la bobina primaria, stai avvolgendo il filo attorno a una forma cilindrica. La bobina secondaria deve avere la stessa frequenza di risonanza della bobina primaria affinché la bobina di Tesla funzioni in modo efficiente. Tuttavia, la bobina secondaria deve essere più alta/più lunga della bobina primaria perché deve avere un'induttanza maggiore della bobina primaria e anche per evitare che qualsiasi scarica elettrica dal circuito secondario colpisca e friggi il circuito primario.
Se ti mancano i materiali per rendere la bobina secondaria abbastanza alta, puoi compensare costruendo un binario di battuta (essenzialmente un parafulmine) per proteggere il circuito primario, ma questo significherà che la maggior parte delle scariche della bobina di Tesla colpirà il binario di battuta e non ballare in aria
Passaggio 7. Realizzare il condensatore secondario
Il condensatore secondario, o terminale di scarica, può essere di qualsiasi forma rotonda, i 2 più popolari sono il toro (a forma di anello o ciambella) e la sfera.
Passaggio 8. Collegare il condensatore secondario alla bobina dell'induttore secondario
Questo completa il circuito secondario.
Il circuito secondario deve essere messo a terra separatamente dalla messa a terra dei circuiti domestici che forniscono alimentazione al trasformatore per evitare che un flusso di corrente elettrica viaggi dalla bobina di Tesla a terra per i circuiti domestici e che possa friggere qualsiasi cosa collegata a tali prese. Conficcare una punta di metallo nel terreno è un buon modo per farlo
Passaggio 9. Costruisci le strozzature a impulsi
Le induttanze sono semplici, piccoli induttori che impediscono agli impulsi creati dal gruppo spinterometro di distruggere il trasformatore di alimentazione. Puoi crearne uno avvolgendo un sottile filo di rame attorno a un tubo stretto, come una penna a sfera usa e getta.
Passaggio 10. Assemblare i componenti
Posizionare i circuiti primario e secondario uno accanto all'altro e collegare il trasformatore di alimentazione al circuito primario tramite le induttanze. Una volta collegato il trasformatore, la bobina di Tesla è pronta per funzionare.
Se la bobina primaria è di diametro sufficientemente grande, la bobina secondaria può essere sistemata al suo interno
Suggerimenti
- Per controllare la direzione delle stelle filanti che eruttano dal condensatore secondario, posizionare oggetti metallici vicino, ma non a contatto, il condensatore. Lo streamer formerà un arco dal condensatore all'oggetto. Se l'oggetto include una luce, come una lampadina a incandescenza o un tubo fluorescente, l'elettricità proveniente dalla bobina di Tesla lo farà illuminare.
- Progettare e costruire una bobina di Tesla efficiente richiede di lavorare con equazioni matematiche abbastanza complesse. Fortunatamente puoi facilmente trovare le equazioni pertinenti e i calcolatori online per fare i calcoli necessari.
Avvertenze
- I trasformatori per insegne al neon solido, come quelli prodotti di recente, tendono a includere un interruttore di circuito di guasto a terra; pertanto, non saranno in grado di azionare la bobina.
- Realizzare una bobina di Tesla non è un compito facile a meno che tu non abbia già alcune conoscenze ingegneristiche ed elettroniche.
- Un condensatore utilizzato per bobine di Tesla e altri generatori di ioni e ad alta tensione o dispositivi come Lifter può accumulare e trattenere enormi quantità di energia elettrica e scaricare tutta l'energia in un istante. Usare estrema cautela e non lasciare che i bambini o chiunque non abbia un'adeguata formazione sulla sicurezza lo tocchino o lavorino con esso.
