Портативная Тесла-пушка: испытание в slow-mo
Катушка Тесла — это, пожалуй, одно из самых зрелищных научных устройств, когда-либо придуманных человеком. Резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение с высокой частотой, весьма прост в изготовлении, при наличии базовых познаний в физике и механике. Признайтесь честно: каждый хотя бы раз в жизни мечтал получить в личное распоряжение нечто подобное. Канал SmarterEveryDay не поленился и собрал себе портативный Тесла-пистолет, напоминающий оружие из какой-нибудь футуристической пост-апокалиптической игры. И эта штука выглядит и стреляет просто потрясающе!
Немного расстраивает тот факт, что искры вылетают из дула в случайных направлениях, так что у вас наверняка не получится поиграть в Охотников за приведениями и подпалить кого-нибудь направленным потоком электричества. На самом деле, вы и сами находитесь в зоне риска, используя этот агрегат, так что если соберетесь повторить инженерный опыт и собрать в гараже Тесла-ружье, то не забывайте о базовых мерах предосторожности.
Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника, конденсатора, тороида (который используется не всегда) и выходного терминала. Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная на порядок больше витков, но провода меньшего диаметра. SmarterEveryDay выбрал цилиндрическую форму катушек. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.
Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение. Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора, главным образом, выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.
Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.
