XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Трансформатор Николы Тесла
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель работы.
Моя цель заключается в том, чтобы на практике изучить и по возможности зарегистрировать заинтересовавшие меня физические процессы, образующиеся при работе данного трансформатора, изучить историю и идею его создания, а также самостоятельно собрать трансформатор и провести с ним опыты. В процессе сборки я столкнулся с проблемами и их решениями, которые опишу в 4 параграфе документа.
Принцип работы трансформатора Николы Тесла.
Я выбрал и собрал транзисторный трансформатор, в котором роль разрядника и конденсатора выполняют 2 резистора и транзистор.
Принцип работы:
1. При подключении в сеть происходит прохождение тока через резисторы.
2. Электрический ток проходя через транзистор открывает его и попадает на первичную обмотку, которая начинает генерировать переменное магнитное поле.
3. Магнитное поле первичной обмотки вызывает индукционный ток во вторичной обмотке. Этот ток движется навстречу току из источника, за счёт чего сопротивление второго резистора достигает больших высот, что вызывает разрыв транзистора.
4. Из-за разрыва связи ток из вторичной обмотки перестаёт поступать во второй резистор, схема условно обрывается и процесс повторяется.
Немалую роль в работе выполняет и тороид:
Снижает частоту резонанса.
Накапливает энергию перед возникновением электрической дуги.
Образует электростатическое поле и отталкивает его от себя, часть этой функции выполняет вторичная обмотка, но тороид помогает ей в этом, именно поэтому электрическая дуга не бьёт по кратчайшему пути в обмотку.
Эффекты от трансформатора:
Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух.
Материалы и инструменты, необходимые для сборки.
1. ПВХ труба ø50мм. Высота: 520мм. (20мм. запас для креплений сверху и снизу по 10мм, 500мм. для обмотки. Диаметр указан внешний).
2. Медная лакированная обмотка ø0,315мм. (Я взял катушку 280м.)
3. Переменные резисторы на 10кОм и 50кОм.
4. Транзистор
5. Медная спираль ø100мм. из медной трубки ø8мм. длинной 2м. (Указан внешний диаметр)
6. Диэлектрическое основание, я взял кусок фанеры толщиной 5мм.
7. Выключатель.
8. Многожильный провод в изоляции.
9. Алюминиевая гофра ø90мм. для тороида.
10. Паяльник.
11. Припой с канифолью.
12. Кусачки.
13. Термоклей.
14. Радиатор с высокой степенью рассеивания тепла.
Процесс сборки и проблемы, с которыми пришлось столкнуться.
Сначала надо было определится со схемой, её я нашёл на одном сайте (см. примечание 1), из первоначальной схемы я убрал конденсаторы, так как в транзисторном трансформаторе они не нужны, их роль выполняют резисторы. Конечная схема:
Сборку я начал с намотки вторичной катушки на трубу - 1500 витков, так как это был самый долгий этап сборки, который занял 2 дня с перерывами.
6 страница Затем вручную я загнул медную трубку первичной обмотки в спираль.
3 шагом я начал паять схему питания трансформатора, где и совершил 1 ошибку: не в том направлении подключил первичную обмотку.
После сборки схемы необходимо установить радиатор охлаждения на транзистор, чем больше тепла способен рассеять радиатор, тем большее напряжение можно подать на трансформатор, в этом заключалась вторая ошибка, без радиатора транзисторы взрывались.
Когда всё было установлено на диэлектрической основе, я скрутил алюминиевую гофру в тороид трансформатора и подключил его к катушке, установив на трубу вторичной обмотки. Здесь важно позаботиться о хорошем контакте с тороидом, ведь его может не быть. Это была третья ошибка при сборке.
Все провода я поместил в коробку и вывел заземление.
Опыты.
1 опыт. Включение лампы путём воздействия на неё трансформатором.
При подаче к трансформатору 12вольт, происходит образование поля индукционного тока вокруг тороида. Если поднести к нему лампу, то уже на расстоянии примерно 20-25см. она начинает загораться.
Опыт 2. Образование газа озона вокруг трансформатора.
При включении трансформатора в сеть 12вольт образуется электростатическое поле, под действием которого молекулы кислорода (О2) расщепляются на атомы, а затем образуют молекулу озона, состоящую из трёх атомов кислорода (О3). Появляется ярко выраженный запах газа озона.
Примечания.
Информация была взята с сайтов:
https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/katushka-tesla/
https://www.radiochipi.ru/katushka-tesla-svoimi-rukami-prostye-instrukczii-i-shemy-kak-sdelat-transformator/
https://yandex.ru/images/search?lr=2&source=serp&stype=image&text=%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B8%20%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%20%D0%A2%D0%B5%D1%81%D0%BB%D0%B0