Як працює трансформатор Тесли?

Нікола Тесла — видатний сербський і американський фізик. 10 липня 2014 року минуло 158 років з дня його народження. Тесла залишив грандіозний науковий спадок, зокрема майже 800 винаходів. Чи не найвідоміший з них – трансформатор Тесли. Сьогодні його не використовують для наукових досліджень, але свого часу він став популярним завдяки унікальним спецефектам, які створював. В кінці ХІХ століття трансформатор Тесли цілком змінив уявлення людей про електрику та її застосування.

 

 

Трансформатор Тесли у фільмі "Престиж"

 

 

Нікола Тесла — творець численних винаходів, які навіки вписали його ім'я в історію. Ексцентричний вчений мав амбітну мрію: винайти бездротовий спосіб електропостачання, що давав би змогу направляти струм на великі відстані через атмосферу. Без потреби в лініях електропередач електроенергія легко могла потрапити до віддалених регіонів світу. Вчений упритул наблизився до втілення задуму: в процесі експериментів він створив славнозвісний трансформатор Тесли.

 

Трансформатор — перший пристрій, що міг здійснювати бездротове електропостачання. Революційний винахід для сучасників. Він став у пригоді в телеграфії та при створенні перших радіоантен. На початку 20 століття апарат активно використовували в медицині: через пацієнтів пропускали високочастотний струм, який не робив шкоди, проте (так гадали) мав оздоровчий вплив.

 

Тесла створив пристрій 1891 року — ще до застосовування традиційних трансформаторів із залізним осердям, які живили телефонні мережі та системи освітлення. На відміну від них, винахід Тесли не має феромагнітного осердя і здатний витримати значно більші частоту й напругу. Ідея — доволі проста: використовувати явища магнітної індукції й електричного резонансу. З допомогою підручних матеріалів електротехнік-початківець без проблем виготовить трансформатор Тесли, що продукуватиме чверть мільйона вольт.

 

Складається апарат із двох головних частин: первинної та вторинної обмоток (котушок), кожна з них має конденсатор, що акумулює електричну енергію, як батарея. Первинні котушка та конденсатор з'єднані розрядником (іскровим проміжком) — тобто, повітряним проміжком між двома електродами, в якому виникає іскра. Живиться пристрій від зовнішнього джерела. По суті, трансформатор Тесли — це система двох електричних кіл, перше з яких роз'єднане іскровим проміжком.

 

Трансформатор Тесли потребує високовольтного джерела енергії. Необхідну напругу — кілька тисяч вольт — можна досягнути, пропустивши звичайний струм через перетворювач напруги (простий трансформатор).

 

Схема роботи пристрою нескладна. Джерело напруги під'єднують до первинної котушки. Конденсатор первинної котушки діє, як губка, втягуючи електрику. Обмотка повинна витримувати великий заряд і значні викиди напруги, тому її зазвичай виготовляють із міді, яка є добрим провідником. За якийсь час конденсатор накопичує необхідну кількість заряду, щоби подолати опір повітря в іскровому проміжку: струм із конденсатора надходить на первинну котушку, створюючи магнітне поле.

 

За допомогою цього поля електрика з первинної обмотки переходить на вторинну (явище магнітної індукції). Струм перекидається туди-назад через повітря від однієї котушки до іншої – кілька сотень разів за секунду. Зрештою у вторинному конденсаторі накопичується достатньо енергії, щоб показати вражаючу виставу за участі блискавок.

 

Високовольтний струм, що вивільняє гру спалахів, здатний без жодного дротового з'єднання засвітити лампи на відстані кілька метрів.

 

Щоби трансформатор Тесли запрацював, необхідно, щоби відбулося явище резонансу: якщо заряд із первинної котушки потрапляє у вторинну в потрібний момент, то виникає синфазність (злагодженість) змін струму та напруги у двох обмотках. Завдяки цьому до вторинної котушки вдається скерувати максимум енергії.

 

За умови, що величину іскрового проміжку можна змінювати, експериментатор тоді може регулювати напругу, утворену в вторинній котушці. Іноді такі корегування роботи трансформатора нагадує процес налаштування музичних інструментів. Підібравши потрібні параметри, можна, для прикладу, організовувати шалені шоу з блискавками, синхронізовувати спалахи із музичними композиціями.

 

Сьогодні оригінальний трансформатор Тесли уже не використовують на практиці. Щоправда, певні його варіації іноді потрібні для радіотехніки чи телевізії. Але свого часу винахід цілком змінив уявлення людей про електрику та способи її використання.

 

Зреферував Олег КАЧАН

Оригінал за посиланням http://www.livescience.com

 

 

16.07.2014