XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Катушка Теслы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I. Введение
На уроках окружающего мира мы знакомились со свойствами веществ в трёх агрегатных состояниях. Традиционно выделяют три агрегатных состояния: твёрдое, жидкое и газообразное. Но к агрегатным состояниям принято причислять также плазму, в которую переходят газы при повышении температуры и фиксированном давлении (Рисунок 1.). Сегодня мы в повседневной жизни используем энергосберегающие или люминесцентные лампы для освещения, они заполнены смесью инертного газа и паров ртути.
Проходящий через газообразное тело лампы электрический ток возбуждает ультрафиолетовое излучение, преобразуя его в свет.
Энергосберегающие лампы вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади. Их конструктивной особенностью является наличие электронного блока, который обеспечивает зажигание и дальнейшее горение лампы. Благодаря ему, энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания, свойственного обычным люминесцентным лампам.
Катушки Теслы производят высокотемпературные и высоконапорные плазмы, могут воспламеняться, передавать беспроводное электричество, освещать люминесцентные и энергосберегающие лампы.
Рисунок 1. Образование плазмы
Трансформатор, увеличивающий напряжение и частоту во много раз, называется трансформатором Tecлы или катушкой Теслы. Энергосберегающие лампы, люминесцентные лампы, кинескопы старых телевизоров, зарядка аккумуляторов на расстоянии и многое другое создано благодаря принципу работы этого устройства. Не будем исключать его использование в развлекательных целях, ведь «трансформатор Tecлa» способен создавать красивые фиолетовые разряды – стримеры, напоминающие молнию (Рисунок 2.). В процессе его работы образуется электромагнитное поле, способное воздействовать на электронные приборы и даже на организм человека, a по разрядам в воздухе происходит химический процесс c выделением озона.
Рисунок 2. Стример трансформатора Тесла.
Предмет исследования: Трансформатор Теслы
Гипотеза: мы предположили, что при помощи катушки Теслы можно создать электромагнитное поле, которое позволит люминесцентной и энергосберегающей лампе светиться, не используя проводку.
Цель: понять принцип работы трансформатора Теслы и собрать данный трансформатор для демонстрации передачи электрического тока на расстоянии.
Задачи:
-
Определить, какие материалы нужны для образования электромагнитного поля;
-
Собрать трансформатор из подготовленных материалов;
-
Проверить работоспособность нашего трансформатора при помощи люминесцентной и энергосберегающей лампы.
-
Расширить знания и получить практические навыки по физике, химии, радиоэлектронике и работы с микросхемами.
Для решения проблемы мы разработали план действий.
Я узнал из книг об истории создания трансформатора Теслы и о самом учёном-физике и изобретателе Никола Тесла. О том, как самостоятельно собрать катушку Тесла и что для этого нужно, мы нашли информацию в сети Интернет.
Глава 1.
1.1. Краткая биография Теслы.
Никола Тесла является самым загадочным ученым 20 века. Серб по национальности, он родился в 1856г. в Австро-Венгрии.
Учился он в высшем техническом училище и в Пражском университете, работал инженером телефонного общества в Будапеште, затем в компании Эдисона в Париже, после чего в 1884г. эмигрировал в США.
В этой стране изобретатель прожил вплоть до своей кончины в 1943 году.
Изобретения Теслы.
Тесла – гениальный изобретатель и ученый. За свою жизнь Н. Тесла сделал около 1000 различных изобретений и открытий, получил почти 800 патентов на изобретения в разных областях техники.
Никола Тесла сам демонстрировал на выставке свой первый трансформатор высокой частоты. Тесла был подсоединен к этому устройству и из его рук забили ветвистые молнии, вызывающие ужас у посетителей. Публика была потрясена!
Но, несмотря на пугающий внешний вид разрядов, они безвредны для человека, так как токи высокой частоты, проходя по самой поверхности кожи, не причиняют никакого вреда.
В начале столетия трансформатор Тесла использовался в медицине. Пациентов обрабатывали высокочастотными токами, оказывавшими тонизирующее и оздоравливающее действие.
Трансформатор Тесла и по сей день широко используется в радио- и телеаппаратуре, а также в других электроприборах.
-
-
«Родственник» трансформатора Теслы.
-
Сейчас в магазинах можно увидеть «родственников» подобного устройства - стеклянные шары с эффектными разрядами внутри.
Глава 2. Катушка Теслы
2.1 Трансформатор Теслы, или катушка Теслы (англ.Tesla coil)— устройство, изобретённое Николой Теслой, которое является резонансным конденсатором, производящим высокое напряжениевысокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».
Трансформатор Теслы основан на использовании резонансных электромагнитных волн в катушках. Вторичной обмоткой служит прямая катушка провода. При совпадении частоты колебаний колебательного контура первичной обмотки с частотой одного из собственных колебаний (стоячих волн) вторичной обмотки вследствие явления резонанса во вторичной обмотке возникнет стоячая электромагнитная волна и между концами катушки появится высокое переменное напряжение.
Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Тесла — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).
2.2 Изготовление катушки и демонстрация ее работы
Для данного проекта мне понадобилось:
-
Провод медный 0,5 мм
-
Провод медный 1.5 мм Т
-
Транзистор 2n2222
-
Резистор 20 кОм
-
Держатель батареи на 9В
-
9В батарея (Крона)
-
Труба ПВХ 8см диам. 2см
-
Доска
-
Скотч бумажный
-
Выключатель
-
Соединительные провода
1.Первым делом изготовим катушку. Для этого на трубку ПВХ необходимо намотать проволоку, отступая от края трубы 0,5 см. Перед наматыванием, проволоку необходимо закрепить бумажным скотчем на трубе. Нужно плотно намотать 200 витков. После намотки проволоки, трубу приклеиваем к доске.
Так же приклеиваем на доску выключатель, транзистор, держатель для батарейки. Начинаем собирать схему. При помощи паяльника закрепляем провод от катушки к средней ножки (контакту) транзистора. Так же к среднему контакту припаиваем резистор.
Далее поверх катушки делаем два витка из проволоки 1,5 мм и приклеиваем свободный конец к доске. Один конец провода припаиваем к резистору. Второй свободный конец припаиваем к правому контакту транзистора.
Далее свободный провод от резистора припаиваем к свободному крайнему контакту выключателя. Красный провод от держателя батареи припаиваем к среднему контакту выключателя. Черный провод от держателя батареи припаиваем к левому контакту транзистора. Мини - катушка Тесла готова к испытаниям.
Заключение
Цель проекта достигнута. В результате проведённой работы я познакомился с великим изобретателем и ученым Николой Тесла. Выяснил, что катушку Тесла можно собрать самостоятельно, но это довольно трудоёмкий процесс, который требует определённых знаний и способностей. Совместно с папой воссоздал катушку Тесла. Устройство оказалось рабочим, и я смог продемонстрировать с ней некоторые эксперименты. При этом я получил опыт работы с новыми для меня инструментами.
Гипотеза подтвердилась: вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле и это альтернативный источник энергии.
https://biographe.ru/uchenie/nikola-tesla
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
https://www.youtube.com/@romanursu
Список литературы и используемых источников