Для научно-практической конференции по направлению «Физика» «Катушка Тесла и демонстрация невероятных свойств электромагнитного поля устройства»

метки: Трансформатор, Высокий, Вторичный, Напряжение, Разряд, Катушка, Устройство, Исследование

Я мог бы расколоть земной шар, но никогда

не сделаю этого.

Моей главной целью было указать на новые явления

и распространить идеи, которые и станут

отправными точками для новых исследований.

Никола Тесла

« Я, наконец, преуспел в создании разрядов, мощность которых значительно превосходит силу молний. Вам знакомо выражение «выше головы не прыгнешь»? Это заблуждение. Человек может все». В рамках конференции, думаю, стоит вспомнить о легендарной личности Никола Тесла, причем о смысле некоторых его изобретений спорят, и по сей день. О нем сказано много и разного, но люди в большинстве своем, в том числе и я, единодушны в своем мнении – Тесла сделал немало для развития науки и техники для своего времени. Многие его патенты воплотились в жизнь, часть же до сих пор остается за гранью понимания сути. Но основными заслугами Тесла можно считать исследования в области природы электричества. Тесла мог передавать на огромные расстояния ток без проводов, получить ток 100 млн.ампер и напряжение 10 тыс.вольт. И поддерживать такие характеристики любое необходимое время. Для тех, кто жил рядом с ним, мир менялся, превращался в сказочное пространство, где ничему не стоит удивляться. Сейчас без электричества человечество уже давно не мыслит своего существования. С помощью него работают все бытовые приборы, вся наша промышленность, медицинские приборы. Одно но, сам ток доходит к нам, увы, лишь по проводам. Это все очень далеко от того, что Никола Тесла мог делать более 100 лет назад, и чего современная физика и не может объяснить до сих пор. Он включал и выключал электродвигатель дистанционно, в его руках сами собой загорались электрические лампочки.

Актуальность, Объект исследования:, Предмет исследования:, Цель исследования:

Объект, предмет и цель исследования обусловили постановку следующей гипотезы: вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности, способное передавать электрический ток беспроводным способом.

Задачи:

1. Изучить литературу по проблеме исследования.

   5 стр., 2046 слов

   Филипас 1. Термодинамическое исследование скважин

   ... пласта для определения его параметров. Эти исследования также можно применять и для изучения газовых скважин. 1. Термодинамическое исследование скважин. Известно, что колебания температуры на земной ... геотерма. Термограмма - распределение температуры в работающей скважине имеет отклонения от геотермы, которые связаны с термодинамическими и гидродинамическими процессами, происходящими в продуктивном ...

2. Познакомиться с историей изобретения и принципом работы катушки Тесла.

3. Поиск деталей и изготовление катушки Тесла.

4. Провести расчеты характеристик катушки Тесла и опыты, демонстрирующие ее работу.

5. Подготовить фото и видеоотчет о проделанной работе для ознакомления учащихся 9-11 классов.

Методы исследования:

1. Эмпирические: наблюдение высокочастотных электрических разрядов в газовой среде, исследование, эксперимент.

2. Теоретические: конструирование катушки Тесла, анализ литературы, статистическая обработка результатов.

Этапы исследования:

1. Теоретическая часть. Изучение литературы по проблеме исследования.

2. Практическая часть. Изготовление трансформатора Тесла и демонстрация невероятных свойств электромагнитного поля катушки Тесла

Новизна: заключается в том, что я построил единственную в республике Адыгея катушку значительных масштабов, изучив патенты, собрал трансформатор, и в рамках проведения конференции провел серию опытов и тем самым, показал значимость трудов Тесла.

Практическая значимость:

1. Теоретическая часть

I .1.Никола Тесла и его изобретения

Что мы знаем о Николе Тесла и его работах? Простому обывателю деятельность Тесла безразлична и неинтересна. В школах и институтах о Тесла упоминается только когда говорят об одноименной единице индукции магнитного поля. Вся его деятельность окутана завесой таинственности, а многие просто считают его шарлатаном от науки. Попытаемся рассмотреть значимость изобретений Тесла.

НИКОЛА ТЕСЛА

Также он известен как сторонник существования эфира: известны многочисленные его опыты и эксперименты, целью которых было показать наличие эфира как особой формы материи, поддающейся использованию в технике. Именем Н. Тесла названа единица измерения индукции магнитного потока. Работы Тесла проложили путь современной электротехнике, его открытия раннего периода имели инновационное значение.

До 1882 года Тесла работал инженером-электриком в правительственной телеграфной компании в Будапеште. В феврале 1882 года Тесла придумал, как можно было бы использовать в электродвигателе явление, позже получившее название вращающегося магнитного поля. В свободное время Тесла работал над изготовлением модели асинхронного электродвигателя, а в 1883 году демонстрировал работу двигателя в мэрии Страсбурга.

Общее устройство и работа двигателя

... применять чистые масла и бензин, следить за внешним видом двигателя автомобиля. автомобильный кривошипный ремонт газораспределение Общее устройство и работа двигателя Двигатель -- это агрегат, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую ...

6 июля 1884 года Тесла прибыл в Нью-Йорк, устроился на работу в компанию Томаса Эдисона в качестве инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока. Эдисон довольно холодно воспринимал новые идеи Тесла и всё более открыто высказывал неодобрение направлению личных изысканий изобретателя. Весной 1885 года Эдисон пообещал Тесле 50 тыс. долларов, если у него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном. Никола активно взялся за работу и вскоре представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики. Одобрив все усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал… Тесла немедленно уволился.

В 1888—1895 годах Тесла занимался исследованиями магнитных полей и высоких частот в своей лаборатории. Эти годы были наиболее плодотворными, именно тогда он запатентовал большинство своих изобретений.

В конце 1896 года Тесла добился передачи радиосигнала на расстояние 48 км.

В Колорадо Спрингс Тесла организовал небольшую лабораторию. Для изучения гроз Тесла сконструировал специальное устройство, представляющее собой трансформатор, один конец первичной обмотки которого был заземлён, а второй соединялся с металлическим шаром на выдвигающемся вверх стержне. К вторичной обмотке подключалось чувствительное самонастраивающееся устройство, соединённое с записывающим прибором. Это устройство позволило Николе Тесле изучать изменения потенциала Земли, в том числе и эффект стоячих электромагнитных волн, вызванный грозовыми разрядами в земной атмосфере. Наблюдения навели изобретателя на мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на большие расстояния.

Следующий эксперимент Тесла направил на исследование возможности самостоятельного создания стоячей электромагнитной волны. На огромное основание трансформатора были намотаны витки первичной обмотки. Вторичная обмотка соединялась с 60-метровой мачтой и заканчивалась медным шаром. При пропускании через первичную катушку переменного напряжения в несколько тысяч вольт во вторичной катушке возникал ток с напряжением в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц.

При проведении эксперимента были зафиксированы грозоподобные разряды, исходящие от металлического шара. Длина некоторых разрядов достигала почти 4,5 км, а гром был слышен на расстоянии до 24 км.

На основании эксперимента Тесла сделал вывод о том, что устройство позволило ему генерировать стоячие волны, которые сферически распространялись от передатчика, а затем с возрастающей интенсивностью сходились в диаметрально противоположной точке земного шара, где-то около островов Амстердам и Сен-Поль в Индийском океане.

В 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.

Одним из его самых знаменитых изобретений является Трансформатор Тесла.

Трансформатор Тесла — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Устройство трансформаторов

... более всесторонне этот способ соединения был обоснован венгерским электротехником Максом Дери, который в 1885 году получил патент на параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов и показал преимущество ...

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника, конденсаторов, тороида и терминала.

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён разрядник.

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.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов.

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора — первичный и вторичный контуры — остается неизменным. Однако одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

I .2. Схема установки катушки Тесла

Трансформатор состоит из двух катушек, у которых нет общего железного сердечника. На первичной обмотке должно быть столько витков, сколько требует того расчёт. На вторичную наматывают уже как минимум 500 витков. Катушка Тесла обладает таким коэффициентом трансформации, который в 10-50 раз больше, чем отношение количества витков на второй обмотке к первичной. На выходе напряжение такого трансформатора может превышать несколько миллионов вольт. Именно это обстоятельство и обеспечивает возникновение зрелищных разрядов, длина которых может достигать сразу нескольких метров. Очень важно: и конденсатор, и первичная обмотка обязательно должны, в конечном счете, образовывать специфический колебательный контур, входящий в состояние резонанса с вторичной обмоткой. Схема установки катушки предполагает силу тока 70-900А.

В Интернете можно найти разные варианты изготовления источников высокой частоты и напряжения. Мы выбрали схему запатентованную Николой Теслой, доработав её.

Для схемы понадобится:

1. Источник питания (16000В)

2. Разрядный резистор малого сопротивления и высокой мощности

   4 стр., 1613 слов

   Однофазные трансформаторы

   ... сердечниках. Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 ... мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, ...

3. Много медной трубки

4. Медная проволока

5. Конденсаторы К75-25 25кВ **пФ

6. Конденсаторы кви-3 (фильтр)

7. Двигатель 7000-11000 об / мин

8. Ферритовая стружка

9. Соленоиды

10. ПРАВИЛА О ТЕХНИКИЕ БЕЗОПАСТНОСТИ

2. Практическая часть

II .1 Сборка катушки Тесла

Основной целью у большинства таких радиолюбителей, является получение световых и звуковых эффектов

Установку я собирал сам на основе схемы. Катушка, намотанная на каркасе от пвх трубы с диаметром 16 см. Первичная обмотка содержит всего 4 витка. Вторичная обмотка содержит 975 витков провода 0,6 мм. Вторичная обмотка мотается, виток к витку. Это устройство производит высокое напряжение при высокой частоте. Катушка Тесла — это демонстрационный генератор высокочастотных токов высокого напряжения. Устройство может быть использовано для беспроводной передачи электрического тока, на большие расстояния. В ходе исследования я продемонстрирую действие изготовленного мною трансформатора Тесла .

II . 2 Расчет основных характеристик изготовленной катушки Тесла

Благодаря веку компьютерных технологий была написана программа калькулятор, позволяющая просчитать без ошибок параметры катушки.

ВЫВОД: разряды катушки являются опасными для человеческого организма при каком-либо воздействии напрямую, так как сила тока и напряжение огромны, а частоты недостаточно для возникновения скинэффекта.

II.4 Эксперименты с применением катушки Тесла

соблюдая правила безопасности.

Во время работы катушка создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных грозовых разрядов. Многие люди собирают катушки Тесла ради того, чтобы посмотреть на впечатляющие, красивые явления. В основном этими явления являются корональными разрядоми.

• Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.

  10 стр., 4800 слов

  Трехфазный ток. Принцип действия передачи энергии на расстояние

  ... Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности. Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений -- фазного и линейного, и двух ...

Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый, а бора — на зелёный, марганца – на синий, лития – на малиновый окрас.

Пронаблюдаем разряды., Демонстрация грозовых разрядов (коронный разряд) Оборудование

При включении катушки, с терминала начинает выходить разряд, который в длину 1-2 метра

. Демонстрация разряда в люминесцентной лампе и лампе дневного света (ЛДС).

Оборудование

Наблюдается разряд в люминесцентной лампе

II.5 Современное применение идей Тесла

Переменный ток является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния.

Электрогенераторы являются основными элементами в генерации электроэнергии на ГЭС, АЭС, ТЭС и т. д.

Электродвигатели, впервые созданные Николой Тесла, используются во всех современных станках, электропоездах, электромобилях, трамваях, троллейбусах.

Радиоуправляемая робототехника получила широкое распространение не только в детских игрушках и беспроводных телевизионных и компьютерных устройствах (пульты управления), но и в военной сфере, в гражданской сфере, в вопросах военной, гражданской и внутренней, а также и внешней безопасности стран и т. п.

Беспроводные заряжающие устройства начинают использоваться для зарядки телефонов или ноутбуков .

Переменный ток, впервые полученный Тесла, является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния

Оригинальные современные противоугонные средства для автомобилей работают по принципу все тех же катушек.

Использование в развлекательных целях и шоу.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов, беспроводной передачи данных и беспроводной передачи энергии.

В фильмах эпизоды строятся на демонстрации трансформатора Тесла, в компьютерных играх.

В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли вреда внутренним органам, оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

Принцип работы трансформаторов

... для подключения в сеть, не различающуюся особенными критериями работы, характером перегрузки либо режимом работы. трансформаторы особого назначения предусмотрены для конкретного питания потребительской сети ... ов микросекунд с наименьшим искажением формы импульса. Главное использование заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (очень крутой фронт и срез, условно неизменная ...

Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

Основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура.

Вывод: неверно считать, что катушка Тесла не имеет широкого практического применения. Перечисленные мною выше примеры ярко об этом свидетельствуют. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое

Заключение

Одной из самых ярких, интересных и неординарных личностей среди ученых-физиков является Никола Тесла . Почему-то его несильно жалуют на страницах школьных учебников физики, хотя без его трудов, открытий и изобретений трудно представить себе существование обыденных, казалось бы, вещей, таких как, например, наличие электротока в наших розетках. Подобно Ломоносову, Никола Тесла опередил своё время и не получил заслуженного признания при жизни, впрочем, и поныне его труды не оценены по достоинству.

Тесле удалось создать знаменитый резонанс-трансформатор, сыгравший огромную роль в развитии многих отраслей электротехники, радиотехники.

В результате моих исследований гипотеза подтвердилась: вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности, способное передавать электрический ток беспроводным способом:

• лампочки, наполненные инертным газом светятся вблизи катушки, следовательно, вокруг установки действительно существует электромагнитное поле высокой напряженности;

• лампочки загорались сами по себе у меня в руках на определенном расстоянии, значит, электрический ток может передаваться без проводов.

Необходимо отметить и еще одну важную вещь: действие этой установки на человека: как Вы заметили при работе я соблюдал технику безопасности… И в моём исполнении к катушке прикасаться нельзя, но существуют и другие разновидности данного генератора которые широко применяют в медицине.

Никола Тесла заложил основы новой цивилизации третьего тысячелетия, его роль нуждается в переоценке, но только будущее даст настоящее объяснение всем загадкам связанным с экспериментами великого учёного.

КПД трансформатора. Устройство и работа

... крупные серии распределительных трансформаторов общего назначения различной мощности и назначения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые, передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы. Устройство Трансформатор состоит из замкнутого ...

Приложение. Процесс постройки.

В процессе сборки было потрачено 4 года на создание данного устройства. Почему так много? Всё просто… Во первых на момент когда загорелся идеей о создании трансформатора, знаний было недостаточно.

Во вторых данное устройство требует огромных экономических затрат, которые не доступны обычным школьникам.

В третьих при малейших ошибках выгорают достаточно редкие и дорогие компоненты

В четвёртых цена ошибки — жизнь… Поэтому чтоб сделать тестовый пуск надо убедиться в правильности подключения всех узлов, наличия заземления и.т.д.

Но несмотря на все трудности, проект был завершён и на данный момент отвечает таким качествам как надёжность, безопасность, стабильность.

В ходе создания итоговой установки было построено много разных промежуточных версий которые будут представлены ниже.

Рисунок 1 СХЕМА УСТРОЙСТВА

Рисунок 2 формулы расчета

разряд 32см в ночи

Рисунок 3 дуга с трансформатора

Рисунок 4 результат

ЛИТЕРАТУРА

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/na-temu-transformator-tesla/

Для обеспечения качественного состояния изделия необходимы знания в разных областях, которые я получал из следующих литературных произведений:

• . Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский: Учебник по физике за 10 класс, 2010

• Симоненко В.Д., Очинин О.П., Матяш Н.В : Учебник по технологии за 11 класс, 2005

• Герман Л.П. (перевод Виноградова Н.И.) — англо-русский радиотехнический словарь, 1960

• Никола Тесла: Мои изобретения, 1919

• Никола Тесла: Эксперименты с переменными токами высокого напряжения и высокой частоты, 1892

• Сведения из сети интернет.

  24 стр., 11784 слов

  Диагностика высоковольтных силовых трансформаторов системы электроснабжения

  ... В дипломной работе для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: анализ дефектов и методов технической диагностики силовых трансформаторов при работе в СЭС; анализ методов технической диагностики отключенного силового трансформатора; диагностика силового трансформатора типа ...

Из всех этих литературных произведений я брал и использовал необходимую мне информацию, помогающую мне на всех этапах изготовления проекта.