可能我们在高中就有见过特斯拉线圈这样的趣味项目。特斯拉线圈是一种简单的线圈,在9V的低电压输入下也可以生成高压电场,电场强度足以亮起灯泡。该原理由特斯拉发明,所以也因此得名。
迷你特斯拉线圈电路非常简单,只需在9V电池和少许元器件的帮助下就能正常运作,所以搭建起来还是挺容易的。许多人可能已经尝试过这个项目,但是失败了;这主要因为几处常出现的错误。所以如果你曾经在这个项目上失败过或是新接触特斯拉线圈,本文会教你如何用9V电池做出一个简单的特斯拉线圈,同时无线传输能量。
警告:这是一个高压项目,所以千万要注意安全。电压虽然不足以致命,但若是直接触电的话可能会引发神经或组织损伤。
所需材料
· 磁导线(漆包线)
· 22kΩ电阻
· 2N2222三极管
· LED
· 任何不导电的圆柱物体
· 9V电池(或者5V电源)
特斯拉线圈的原理
制作特斯拉线圈之前,我们得理解其工作原理才能成功除错。特斯拉线圈基于电磁感应。一个导体处于变化的磁场中时,导体中会产生一股小电流。对特斯拉线圈来说,这个导体被称为次级线圈,而变化磁场则由初级线圈上的振荡电流产生。这可能有些难以理解,但是我们用电路图就更容易理解了。
电路图
以下迷你特斯拉线圈的电路图很简单。所以让我们理解其原理及制作方式。电路主要部分为次级线圈(金色线圈),是由磁导线绕在不导电物体上制成的。
2N2222这样的大电流高频三极管则通过初级线圈(紫色线圈)供电。整个电路由9V电池供电。电池正极通过初级线圈后与三极管的集极相连,射极接地。这意味着一旦三极管导通,电流就会经过初级线圈。LED二极管则位于次级线圈的一端,同时与三极管的基极相连从而使得电路发生振荡,三极管会发送振荡电流进入初级线圈。如果你想深入了解电流振荡的话,可以百度一下“杀手励磁器电路”。
所以这样的组合下,初级线圈上有了振荡电流,因此会在周围产生磁通量。同时该线圈也缠扰在次级线圈上,所以根据电磁感应次级线圈上会产生感应电压。由于次级线圈的匝数远远大于初级线圈,所以该电压值会很大,而且线圈有着很强的电通量所以足以使得CFL的荧光灯发亮,并将其用于无线电源传输中。
次级线圈的绕线
很重要的一步就是次级线圈的绕线。这是一个耗费时间的过程,所以不需要急功近利。首先你需要一个磁感线圈,也被称为漆包线。这些线可以在继电器,变压器甚至电机中找到。你可以循环利用或是直接买新的。线圈越细,效果越好。
一旦磁感线圈准备好后,你需要一个绝缘的圆柱体,你可以选择PVC管,纸盒或是把A4纸卷起来。其直径需要处于5cm到10cm间,长度至少10cm。越长就越能容纳更多匝数。
以上两个材料准备好后就可以开始绕线了,建议绕一段后可以用胶条固定住。以下是绕线时的3条建议。
· 绕线时每条线要尽可能靠近。
· 不要把某匝线圈缠扰在另一匝上。
· 至少需要150匝,300匝可以获得比较好的结果。