Teslin transformator
Teslin transformator, rezonancijski transformator ili Teslina zavojnica je transformator za proizvodnju visokog napona (do nekoliko milijuna volti) i izmjenične struje visokih frekvencija (10 do 300 kHz) koji je izumio Nikola Tesla 1891. Primar Teslina transformatora sastoji se od električne zavojnice načinjene od žice sa relativno malim brojem zavoja, visokonaponskog električnoga kondenzatora i iskrišta. Frekvencija titranja titrajnog strujnoga kruga primara ovisi o električnom kapacitetu kondenzatora i induktivitetu zavojnice. Sekundarna zavojnica ima vrlo velik broj zavoja načinjenih od tanke žice, a nalazi se unutar primarne zavojnice kako bi prijenos energije bio što bolji. Zavojnice ne sadrže željeznu jezgru jer bi s njom, zbog visokih frekvencija Tesline struje, gubitci energije bili veliki. Električni se kondenzator električki nabija do napona od nekoliko kilovolta s pomoću izvora izmjenične struje, najčešće s pomoću transformatora. Kada je kondenzator električki nabijen, strujni krug primara zatvara se preko iskrišta, kondenzator se prazni i nastaje visokofrekventno titranje (punjenje i pražnjenje kondenzatora kroz zavojnicu), a magnetsko polje primarne zavojnice inducira napon u sekundarnoj zavojnici. Visoki naponi u Teslinom transformatoru stvaraju snažne iskre ili duge pramenove svjetlosti ako se na vrh sekundarne zavojnice stavi metalni prsten ili toroid, a mogu se pojaviti i drugi učinci, na primjer u blizini sekundara u Geisslerovim cijevima nastaje luminiscencija, i kad one nisu povezane vodičima sa sekundarom.[1] Teslin transformator je svojstven po tome da zbog stojnog vala koji nastaje na sekundarnoj zavojnici proizvodi vrlo visoki napon visoke frekvencije.[2]
Povijesne činjenice
Tesla je tvrdio da će električno osvjetljenje biti ekonomičnije ako se upotrijebi izmjenična električna struja sa znatno većom frekvencijom od 50 Hz (titraja u sekundi). Prvi Teslin visokofrekventni generator izmjenične struje je imao 400 pari polova, i pri 3000 okretaja u minuti, davao je struju sa 10 000 Hz. No Tesla je počeo ispitivati i druge mogućnosti dobivanja visoke frekvencije i vrlo visokog napona. Pronašao je da se to može postići upotrebom razmaka na iskrištu (engl. Spark Gap), slično svjećici na automobilu, u oscilirajućem električnom krugu. Zapravo, kod električne iskre nastaju električne oscilacije, čiji broj iznosi od 100 000 Hz do 1 000 000 Hz, uslijed čega u takvom krugu nastaje isto toliki broj prekida struje. Prema tome, i magnetsko polje ovakvog oscilirajućeg kruga mijenjat će svoj smjer 100 000 do 1 000 000 puta u sekundi, pa ako unesemo provodnik u takvo promjenjivo magnetsko polje, inducirat će se struja visoke frekvencije i visokog napona. Tako je nastao Teslin transformator.[3]
Tesla je naveo u svom patentu da munje prilikom pražnjenja proizvode električne oscilacije unutar zemlje. To je opazio i izmjerio upotrebom preciznih mjernih instrumenata postavljenih tako da reagiraju na električna pražnjenja munja. Opažanja su pokazala da se valne duljine takvih električnih valova kreću od 25 do 75 km te da se radi o stojnim valovima. Tako je Tesla počeo razmišljati kako da proizvede takve električne oscilacije umjetnim putem i to je rezultiralo električnim aparatom poznatom pod nazivom Teslin transformator.[4]
Princip rada
Teslin transformator se sastoji iz primarne zavojnice (engl. Primary) od nekoliko zavoja debele žice. Promjer ove zavojnice može biti od nekoliko centimetara do nekoliko metara. U sredini primarne zavojnice, nalazi se sekundarna zavojnica (engl. Secondary), sa velikim brojem zavoja tanke i dobro izolirane žice, i puno manjeg promjera od primarne zavojnice. Kao izolator može poslužiti zrak ili se obje zavojnice potope u transformatorsko ulje. On nema željeznu jezgru, kao normalni transformator, jer bi ona ometala električne oscilacije. Najveći efekt se postiže u sekundarnoj zavojnici ako ima isti period oscilacija kao primarna zavojnica. Pomoću Teslinog transformatora, uz specijalni uređaj, mogu se dobiti izmjenične struje visoke frekvencije i visokog napona, koje nazivamo Teslinim strujama. Za to nam treba izvor izmjenične električne struje (engl. AC main), koji je preko visokonaponskog transformatora (engl. high voltage transformer), spojen na kondenzator (engl. HV capacitor). Tesline struje dobijemo na sekundarnoj zavojnici Teslinog transformatora. Na vrh sekundarne zavojnice se stavlja prsten, obično napravljen od fleksibilnih aluminijskih cijevi, da stvara električno polje, koje omogućuje stvaranje iskri i munja izvan zavojnica.
Primjena
Ako jedan pol sekundarne zavojnice Teslinog transformatora uzemljimo, onda će na drugom polu izbijati dugi pramenovi svjetlosti. Još intenzivnije plavičaste pramenove vidjet ćemo između dvije paralelne bakarne žice ili dvije kružno savijene bakrene žice, ako njihove slobodne krajeve vežemo za polove sekundarne zavojnice. Ako na polove sekundarne zavojnice stavimo dvije bakrene ploče, onda se između njih stvara jako električno polje. Ako u to električno polje stavimo fluorescentnu svjetiljku, onda će ona svijetliti, iako nema nikakvog dodira. Tesla je svoje konstrukcije transformatora uglavnom koristio za pokuse sa bežičnim prijenosom energije i informacija na daljinu. U današnje vrijeme se Teslin transformator koristi za obrazovne svrhe, a grade ih muzeji, istraživačke ustanove i entuzijasti.
Teslina struja
Podrobniji članak o temi: Teslina strujaTeslina struja je visokofrekventna izmjenična električna struja nastala u sekundarnom strujnom krugu Teslina transformatora. Primjenjivala se u medicinskoj elektroterapiji (darsonvalizacija; prema francuskom fizičaru koji ju je koristio Jacques-Arsène d'Arsonval) jer električna struja frekvencije veće od 10 000 Hz ne izaziva kontrakcije mišića. Nazvana je po Nikoli Tesli. [5]
Izvori
- ↑ Teslin transformator (rezonancijski transformator, Teslina zavojnica), "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
- ↑ Uth, Robert (12. prosinca 2000.). "Tesla coil". Tesla: Master of Lightning. PBS.org. http://www.pbs.org/tesla/ins/lab_tescoil.html Pristupljeno 20. svibnja 2008.
- ↑ Branko Đurić, Živojin Ćulum "Fizika III"; Univerzitet u Novom Sadu
- ↑ Nikola Tesla (1901 November 5). "Method of Utilizing Effects Transmitted through Natural Media". google.com. https://patents.google.com/patent/US787412
- ↑ Teslina struja, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
Vanjske poveznice
- Veliki Teslin transformator u Oklahomi - You Tube