特斯拉线圈原理及制作

2017-03-01 11:50:16 1899

[导读]人们忌惮于闪电的威力，却又喜欢捕捉闪电的美，有无数摄影师利用闪电创造出了一张张令人拍案叫绝的照片，但是也有人将闪电玩弄于鼓掌，那就是特斯拉线圈，简单来说，特斯拉线圈是一个人工闪电制造器，那么它究竟有什么神奇的地方呢？下面小编就来给您介绍一下。

人们忌惮于闪电的威力，却又喜欢捕捉闪电的美，有无数摄影师利用闪电创造出了一张张令人拍案叫绝的照片，但是也有人将闪电玩弄于鼓掌，那就是特斯拉线圈，简单来说，特斯拉线圈是一个人工闪电制造器，那么它究竟有什么神奇的地方呢？下面小编就来给您介绍一下。

特斯拉线圈原理及制作

特斯拉线圈原理

美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉对磁场的认识可谓亘古未有，后人更以磁力线密度单位：1 Tesla (Tesla)=10000 Gause (高斯)以凸显他对磁力学的贡献之大、影响之深远。在不断的研究中他发现了共震现象，原来在特定的环境下，一个机械系统震动的震幅，不论是声学的或是电学的都有相当高的震幅。1981年，尼古拉·特斯拉发明了特斯拉线圈（Tesla Coil）是一种使用共振原理运作的变压器（共振变压器）。

尼古拉·特斯拉则利用了此原理所出现的磁力共震现象，制造出一个变压器，名为Tesla Coil，它能够产生极高的高压电流。主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。特斯拉线圈由两组（有时用三组）耦合的共振电路组成。尼古拉·特斯拉试行了大量的各种线圈的配置。Tesla利用这些线圈进行创新实验，如电气照明，荧光光谱，X射线，高频率的交流电流现象，电疗和无线电力，以便进行电力传输。

传统特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压，然后给初级LC回路谐振电容充电，充到放电阈值的，火花间隙放电导通，初级LC回路发生串联谐振，给次级线圈提供足够高的励磁功率，其次是和次级LC回路的频率相等，让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振，这时放电终端电压最高，于是就看到闪电了。

特斯拉线圈原理及制作

特斯拉线圈制作

特斯拉线圈由一个感应圈、两个特大电容器和一个线圈互感器所组成。该线圈特性之一是能够生产出既高频又低电流的高压交流电。这种高频电流可经由空气作远距离的无线传电达至另一个接收器处，并且对人体无不良影响。

有传闻说特斯拉玩的闪电，可见范围达到几百英里，不知道真假。今天我们就利用特斯拉原理来制作一个小型闪电。

一、准备和注意事项

我们的目标是做一个1000w的中型特斯拉线圈，放电距离超过120cm，特斯拉线圈的放电距离和功率成正比。

主要材料及大概成本：

1、高压变压器1000W输入220V输出10KV。

2、大量无极电容如用0.047uf1000v~(1600v-)的cbb电容需要准备100只左右，有大容量的高压电容请自己换算。

3、直径13厘米长1米的聚氯乙烯管(壁厚0.6-1厘米)，pvc管材也将就，厚0.8厘米的绝缘板材(不能是木头！最好塑料)大约2.5平米，厚0.5厘米的绝缘板材(非木！)大约1.5平米，这些都可在家庭装饰城(就是那些买涂料，板材，工具等的那种大市场里)买到。

4、导线，多芯铜导线，1000v50A大约6米;10kv 1A导线3米。

5、耐压漆包线内径0.5mm 900米长。

6、直径0.8厘米的铜管(壁厚1mm以上)长8米，直径3厘米厚>1mm长1米的铜管可在汽车配件或五金等地买到。

7、电手钻，螺丝刀，手锯，钳子等工具，普通螺丝，塑料螺丝，环氧树脂胶，钢尺等。

8、用于燃气热水器的排气管(金属制作，可弯曲，直径在10厘米以上)制作后期计算得到长度。

二、电路原理图

特斯拉线圈原理及制作

三、装配示意图

特斯拉线圈原理及制作

四、一些相关的计算公式

特斯拉线圈原理及制作

1、电弧长度：电弧长度 L(单位：英寸)；变压器功率 P (单位瓦特)； L=1.7*sqrt(P)。

2、电容阵容量：变压器输出电压(交流)E(单位伏特)；变压器输出电流I(单位毫安)；电容器阵列最大容量C(单位微法) ; 交流频率F(单位赫兹) C=(10^6)/(6.2832*(E/I)*F)

[电容的大小涉及到与变压器功率的一个匹配问题，当电容过大时在交流上升到顶点时(即sqrt (2)*V时，电容电压过低无法击穿打火器的空气隙则打火器无法启动就无法工作，整个系统也就无从启动 ]。

3、电容阵的计算就是电容的简单串，并联，初中就学过，在此就不提了。

例如当变压器功率为1000瓦时，输出电压为10000伏(交流)，那么电容匹配为0.0318uf，手头有电容规格为：0.047uf1000~，1600-，再取保险一点到耐压 1500v~

则需要电容阵列安排如下：15个电容串联成一个基本链(BC)；再10个这样的基本链并联而成(J)，共需要电容150个，若每支电容分压降为630v~(这样可以大幅度延长电容寿命)，则： 24–BC，16–J，共需384支电容。

4、其他：震荡频率：F = 1/(2*Pi*sqrt(L*C))。

在制作特斯拉线圈的时候有以下注意事项：

1、次极线圈的骨架既那个聚乙烯圆桶的饶线部分是有要求的，一般来说，饶线直径和饶线部分桶长比例在1：4左右。

2、主线圈的底版可以用一些稍微便宜的材料制作，因为对它的要求不高，当然最好所有的塑料板材都能用雅克力板制作，这样有结实又漂亮。

3、打火器的制作其实有很多方法，关键要注意的是a.放电部件要导热快 b.放电部件厚度要足够 c由于打火器更换频率最高，所以设计要以容易更换，价格便宜为主。

4、关于高压电容，前些天见到微波炉内部有一种高压电容规格为 2100AC 1uF 且内部集成放电电阻的电容，看来如果使用这种电容也是一个不错的方案。

5、关于主变压器，一般难以购买，可以去当地电子市场询问是否可以定做，如果没有，可以购买霓虹灯电源，规格为 15000V AC 50HZ 60mA 样子象个箱子，在国外特斯拉线圈爱好者中使用比较多，还有就是采购日本二手110VACin –6300vACout 变压器两个串联使用。

特斯拉线圈原理及制作