Катушка Тесла
Одним из самых ярких примеров трансформатора с воздушным сердечником является катушка Тесла, названная в честь сербского гения-электрика Никола Тесла, который также изобрел асинхронный электродвигатель, многофазные системы электроснабжения и многие другие устройства радиотехники. Катушка Тесла - это резонансный высокочастотный повышающий трансформатор, используемый для создания очень высоких напряжений. Тесла мечтал использовать технологию своих катушек для распределения электроэнергии без проводов, просто передавая ее в форме радиоволн, которые можно принимать и направлять на нагрузки с помощью антенн. Базовая схема катушки Тесла представлена на рисунке ниже.
Катушка Тесла: несколько витков первичной обмотки, много витков вторичной обмотки.
Конденсатор и первичная обмотка трансформатора в данной схеме образуют колебательный контур. Вторичная обмотка намотана в непосредственной близости от первичной, обычно вокруг той же немагнитной формы. Существует несколько вариантов «возбуждения» первичной цепи, самым простым из которых является использование высоковольтного низкочастотного источника переменного напряжения и искрового разрядника: (рисунок ниже)
Назначение высоковольтного низкочастотного источника переменного напряжения - «зарядить» колебательный контур. Когда сработает искровой разрядник, его низкий импеданс замкнет цепь колебательного контура (конденсатор - первичная обмотка трансформатора), позволяя последнему колебаться на своей резонансной частоте. Высокочастотные дроссели действуют как высокие импедансы, они предотвращают дальнейшее вмешательство источника переменного напряжения в колебательный процесс колебательного контура.
Вторичная обмотка трансформатора также образует колебательный контур, где роль конденсатора, главным образом, выполняет собственная межвитковая ёмкость обмотки трансформатора. Для оптимальной работы оба колебательных контура настроены на одну и ту же резонансную частоту, при этом энергия во время резонансного колебания обменивается не только между конденсаторами и обмотками, но и между самими обмотками трансформатора. На фотографии ниже представлена катушка Тесла в действии.
Катушки Тесла часто преподносятся как инновационные устройства, появляясь на различных научных ярмарках и семинарах, в подвалах умельцев, а так же в низкобюджетных научно-фантастических фильмах.
Стоит отметить, что катушки Тесла могут представлять серьезную опасность для жизни и здоровья человека. Ожоги, вызванные высокочастотным током, как и все электрические ожоги, могут быть очень глубокими. Они не ограничиваются только повреждением кожи, как это бывает при ожогах горячими предметами или пламенем. Не смотря на то, что высокочастотный разряд катушки Тесла обладает любопытным свойством находиться за пределами частоты «восприятия шока» нервной системы человека, это не означает, что катушки Тесла не могут причинить вам вред или даже убить вас! Если вы сами захотите сделать катушку Тесла, то в обязательном порядке обратитесь за помощью к опытному мастеру, который в совершенстве владеет данным вопросом.