2017年2月14日 星期二

特斯拉線圈 (Tesla Coil)

http://4rdp.blogspot.com/2017/02/tesla-coil.html

網友赤子西瓜在寒假中提問特斯拉線圈電路問題,先看影片


我覺得這實驗不難,有興趣的朋友可以仿製,


我弄一個線上電路模擬 http://tinyurl.com/h698ve2,可是不清楚一些電路參數難以模擬它的動作。

影片中線圈有變壓器功能,
我的估計 N1:N2 = 2:100 以上。另外,直流電是無法直接變壓的,但它用電晶體來產生開關變化,就可以在線圈產生交流,然後變壓器就可以交流變壓了,變壓器次線圈接到電晶體的基極,是利用 C 端感應信號來回授控制。

簡單的說,電路整體運作如下:
開關關上瞬間,9V 電池的電流經過 22K 電阻進入電晶體 B 極,可以假想電晶體導通,變壓器一次側電流流通,這會感應到變壓器二次側,由於電路接法,它會減少 B 極電壓,此時電晶體變得不導通,變壓器一次側電流減少,變壓器二次側感應電壓減少,B 極電壓恢復原狀態,這樣電路就會震盪不止。

6 則留言:

  1. 這應該與 tesla coil 只有一點點關係而已。
    這個電路,其實應該與傳統汽機車火星塞點火電路一樣。
    可參考: http://eatontseng.pixnet.net/blog/post/101394439 (6.3節最後的兩張電路原理圖)

    另外,當燈泡移靠近線圈時,究竟是電場還是磁場作用導致發光? 這部分我沒想通。
    燈泡內應該是低空氣壓混汞蒸氣,若沒有帶電離子存在,那並不會被電場加速,那麼螢光燈泡發光的第一步驟就無法產生。

    回覆刪除
    回覆
    1. 謝謝行天下的補充,這類高電壓生成電路原理都很相像,需要線圈來變壓。至於燈泡發光,我認為是電場的緣故,因為金屬球會正負電壓交互,讓燈管中游離電子被吸引或排斥而撞擊燈壁的螢光塗料發光。

      刪除
    2. 游離電子產生的條件必須要滿足一些條件,最基礎電子從基態跑到激發態,單純考慮 Paschen’s law,網路上查到的圖: http://www.g3ynh.info/disch_tube/misc/Paschen_curves.gif ,汞最低大概需要 500V .... 另外需考慮 Townsend discharge... 這些都有些複雜。
      我再想想好了。

      Note:
      1. Paschen’s law (氣體種類、氣壓力與崩潰電壓的關係)
      2. Townsend discharge (氣體放電的火柴)
      3. Electric discharge in gases (wikipedia,整個氣體崩潰放電的相關內容)

      刪除
    3. 很專業的補充,這些在你的高電壓專業書籍有提到嗎?

      刪除
    4. High voltage engineering 的書,通常在前幾章就會講到氣體崩潰的物理機制。

      刪除