تبلیغات
پایگاه علمی سینوس

اسلایدر


 
برای تعجیل در فرج امام عصر (عج) یک صلوات با "وعجّل فرجهم" از ته دل بفرست

سیم پیچ تسلا چیست؟ (Tesla Coil)

نویسنده : سرباز گمنام | تاریخ : 06:30 ق.ظ - سه شنبه 10 اردیبهشت 1392

تاریخچه

نیکولای تسلا (Nikola Tesla)، مخترع صربستانی مقیم آمریکا بود. او از مهمترین رقیبان ادیسون به حساب می آمد. در حالی که دانشمندان روی نظریات خود در مورد الکتریسیته و مغناطیس تحقیق می کردند، تسلا تحقیقات خود را برای کاربردی کردن این نظریات انجام می داد. از مهمترین اختراع این مخترع کم شهرت که انقلابی در جریان الکتریسیته بوجود آورد، ژنراتور برق متناوب بود. او در یک شرط بندی با ادیسون، ژنراتور برق متناوب خود را زودتر از ژنراتور برق مستقیم ادیسون اختراع کرد و با سرمایه آقای وستینگ هاوس اولین نیروگاه برق را در آبشار نیاگارا تاسیس کردند. ولی ادیسون به قول خود عمل نکرد و شرط بندی را به هم زد. او اختراعات بی شمار دیگری نیز به ثبت رسانده بود که یکی از آنها سیم پیچ تسلا (Tesla Coil) بود. یکی از اهداف این دستگاه می توانست انتقال پیام یا نیرو بدون سیم باشد. او در اواخر عمر در فقر و تنگ دستی در آمریکا زندگی کرد و همانجا درگذشت. به پاس زحمات زیاد او در زمینه الکترومغناطیس نام واحد مغناطیس را تسلا نام نهادند. از مجسمه یادبود نیکولای تسلا و اولین نیروگاه برق را می توانید در بالای آبشار نیاگارا بازدید کنید!


سیم پیچ تسلا

شاید فیلم Prestige را دیده باشید، دستگاه تسلا و چرقه های بزرگ و اینکه همه چیز را کپی می کند. همه آن به غیر از کپی کردن حقیقت دارد. این دستگاه می تواند جرقه های بسیار بزرگ و وسیع بسازد و حتی جریان از بدن بدون آسیب رد شود. مدار آن بسیار ساده است ولی پیدا کردن وسایل و ساخت آنها کمی سخت و یا حتی خطرناک است. چگونگی کارکرد آن کمی پیچیده است. من و دوستان "برقی" ام کمی توانستیم کارش را بفهمیم. همانطور که مدار را در شکل می بینید، در ابتدای مدار، یک ترانسفوماتور قرار دارد که برق 220 را به 10000 یا حتی 30000 ولت تبدیل می کند. سپس یک جرقه اولیه وجود دارد که به عنوان کلید ولتاژ بالا، جریان را قطع و وصل می کند. این جرقه باعث می شود که خازن موازی با آن شارژ و خالی شود و به وسیله سلف اولیه که یک سیم پیچ با 5-6 دور است فرکانس بالا می سازد. با القا به سلف ثانویه که سیم پیچی بسیار بزرگ است، ولتاژ یک میلیون ولت و بالاتر القا می شود.

این مدار می تواند یک مشابه مکانیکی داشته باشد که فهم آن را آسانتر کند: در مکانیک، "ضربه" به اجسام، فرکانس خاصی را در آنها بوجود می آورد که با توجه به خواص آن ماده، صدای خاصی از آن در می آید. شما می توانید با انگشت خود به هر چیزی ضربه بزنید و یک صدایی بشنوید، ولی ماهیت ضربه که انگشت شماست تاثیری روی فرکانس صدا ندارد. در الکتریسیته، "جرقه" به عنوان یک ضربه شناخته می شود. شما با روشن کردن کلید برق یک جرقه می سازید و برای همین روی تلویزیون، همه فرکانسهای رادیو، بلندگو و حتی تلفن یک "پارازیت" بوجود می آید. "جرقه" مدار ما همین کار را می کند. یک ضربه به مدار سلف-خازن می زند و این سلف و خازن طوری طراحی می شوند که بر اثر جرقه، فرکانسی (مثلاً) معادل 500 کیلو هرتز بسازند. با سیم پیچ ثانویه، ولتاژ به دلخواه بالا می رود. یک جرقه ثانویه برای محافظت از خازن در برابر فشار زیاد و دو سیم پیچ کوچک برای بالابردن بازده به کار می رود که همه اینها اختیاری است. در آخر، خروجی دستگاه، جریانی با ولتاژ 1 میلیون ولت و بالاتر و 500 کیلوهرتز می باشد که هوای اطراف را شدیداً تحت تاثیر خود قرار می دهد و هوا را تبدیل به "پلاسما" می کند. (نارساناهایی که تحت تاثیر ولتاژ و فرکانس بالا به راحتی الکتریسیته را از خود عبور می دهند). نورون های بدن در برابر فرکانسهای بالای 80 هرتز عکس العملی نشان نمی دهند. برای همین، جریان از بدن به هوا منتقل می شود و شما احساس نمی کنید. اسم این دستگاه در مهندسی برق ترانس مزدوج تقویت شده (Dual-Coil Resonant Transformer) است.

در بخش های بعدی طریقه تهیه همه وسایل را نشان می دهیم:

البته قبل از عمل کردن باید نکات ایمنی انتهای متن را بخوانید.



ترانس لامپ نئون

کار اصلی این ترانس، بوجود آوردن اشعه کاتدی در لامپهای نئون تبلیغاتی است که برحسب متراژ لامپ (مثلاً 10 متر) استفاده شده، ولتاژ مربوط به آن را (مثلاً 10هزار ولت) تهیه می کنند. قدم اول کمی برای شما گران تمام می شود. چون این قسمت را به هیچ وجه نمی توانید بسازید و حتماً باید تهیه کنید. در لاله زار می توانید ترانس های ایرانی 7هزار، 10هزار، 15هزار تا 30هزار ولت بخرید. من 10.5هزار ولت خریدم که 30 هزار تومان برایم آب خورد!! مراقب باشید که ولتاژ ثانویه ترانس با وجود آمپر پایین همچنان کشنده است. چون فرکانس 50هرتز برق شهری را دارد.



خازن ولتاژ بالا

شما باید خازنی بسازید که بتواند ولتاژ 10هزار ولت و بیشتر را تحمل کند. همچنین محاسباتی وجود دارد که با توجه به ولتاژ و آمپر ترانس، خازنی با ظرفیت مخصوصی استفاده می شود که نرم افزارهایی برای آن طراحی شده که من در آخر متن ذکر کرده ام. برای ترانس من، خازن 91 میلی فاراد مناسب بود. شما می توانید خازنهای تجاری را بخرید که کمی گران می شود و یا با بطری لیدن و خازن تخت، یک خازن برای خود بسازید. برای آزمایش مقاومت خازنتان، می توانید مستقیم به ترانس وصل کنید و یک جرقه با فاصله 1 سانتی متر از هم، با خازن موازی کنید. مقوا و طلق نازک هیچ مقاومتی در برابر ولتاژ بالا ندارد. در یکی از منابع از پولی استایرین (Polystyrene) استفاده کرده بود که حتی با قطر 0.8 میلیمتر مقاوت داشت.

توجه داشته باشید اگر خازنی ساخته که بین دو صفحه فلزی، نارسانایی آتشزا (مثلاً پلاستیک یا مقوا) قرار داشت و خازن تحمل ولتاژ را نکند و سوراخ شود و قوس الکتریکی ادامه پیدا کند، ممکن است خازن آتش بگیرد.

توجه داشته باشید که جرقه بسیار خطرناک است.

خازنی که من ساختم، 4 تا فویل آلومینیم قلیان(!) بود به ابعاد 25 در 25 سانتی متر و بین آنها شیشه های 30 در 30 به قطر 3 میلیمتر بود. یکی در میان فویل و شیشه ها را به هم چسباندم. سعی کنید خیلی با چسب قوی (مثلاً چسب قطره ای) نچسبانید. چون در بعضی مواقع (مثل پاره شدن فویلها) مجبور می شوید خازنتان را باز کنید. من از فرمول دبیرستان استفاده کردم که فکر نکنم در عمل درست درآید. حتی طبق محاسباتم باید قطر شیشه 2 میلیمتر می بود که قیمت آن خیلی زیاد می شد. برای همین شیشه 3 میلیمتر خریدم. البته قضیه از نظر برقی ها از این قرار است که برای بالاترین بازدهی، امپدانس منبع(ولتاژ خروجی x آمپر) باید با امپدانس خازن (ظرفیت خازن x ولتاژ به توان دو) یکی باشد تا بهترین بازده را داشته باشیم. اگر خیلی دقیق نشد، صرفاً بازده دستگاه کم می شود. در موارد حرفه ای از بطری لیدن و شیشه استفاده نمی شود چون طی فرآیندهای پیچیده ای در فرکانسهای بالا، توانایی کمی نشان می دهند که برای ما اهمیت خاصی ندارد!





جرقه

از زیباترین قسمت های دستگاه تسلا است. شما باید یک فاصله متغیر بسازید تا جریان بتواند به راحتی از هوا عبور کند. من از دو پیچ روی دو مهره استفاده کردم که مهره ها را روی یک جعبه چسباندم. پیچها باید کمی (نیم سانت) از سطح ارتفاع داشته باشد چون جرقه موجب سوختن جعبه می شود. فاصله دو پیچ از چند میلیمتر تجاوز نمی کند ولی بعدها شما با تغییر فاصله چیزهای خالبی خواهید دید. همانطور که گفتیم جرقه خیلی خطرناک است. مخصوصاً اینکه دو پیچ فلزی چند سانتی بدون روکش نیز دارد. شما می توانید یک جعبه طلقی دور آن بگذارید. برای بالابردن بازده از چندین جرقه پشت سر هم استفاده می شود که من هنوز امتحان نکردم. همچنین هر چه زمان جرقه کمتر باشد، مفیدتر است. برای همین از یک فن یا یک مکنده استفاده می شود تا قوس الکتریکی ایجاد شده را زود قطع کند. به دلیل گرم شدن زیاد سر پیچ ها حتی پوشش تنگستن هم توصیه شده که خیلی فضایی به نظر می رسد. جرقه را برای امتحان مستقیماً به ترانس وصل کنید و قوس زیبا را تماشا کنید. یک بار برای اینکه از کارتان لذت ببرید، جرقه را با خازنتان موازی کنید! جرقه بیشتر از چند میلیمتر (فقط در حالت موازی با خازن) صدای بسیار گوش خراشی تولید می کند.



سیم پیچ اولیه

در این مورد شما هیچ طراحی از پیش تعیین شده ای برای ظریب القایی سلف نمی توانید انجام دهید چون این سلف از حالت ایده آل بسیار دور است. شما باید چند دور سیم پیچ با قطر حدود 15-20 سانت بسازید و ابتدای آن را به مدار وصل کنید و انتهای آن را با گیره سوسماری به مدار وصل کنید و با سر دیگر گیره، از یک حلقه به حلقه دیگر بروید و بازده دستگاه را ببینید. من از سیم مفتول که دور "درب حلقه سی دی" پیچیده شده استفاده کردم. و 10-12 دوری پیچاندم. فاصله بین هر دور برای من نیم سانت بود. حتی می توانید از مفتول های کلفتتر استفاده کنید تا سلف کاملاً روی پای خودش استوار باشد.



سیم پیچ ثانویه

تمام اتفاقات حیرت انگیز از این سیم پیچ در می آید! سیم پیچ ثانویه من حدود 800 دور دارد. لازم نیست که در بازار و مغازه ها دنبال سیم لاکی بگردید و پول پرداخت کنید! یک ترانس لامپ مهتابی (800 تومان) را با چکش و پیچ گشتی باز کنید و 300-400 متر سیم لاکی 0.2 از آن بیرون بکشید (البته کیفیت آن خیلی پایین است. یعنی اتصالی زیاد دارد) یا یک موتور سوخته هواکش دستشویی 1000 متر سیم لاکی 0.1 دارد. کسل کننده ترین قسمت دستگاه همین ساختن سیم پیچ است که برای من چند ساعت وقت برد. از سیم پیچ 0.1 استفاده نکنید چون به سختی دیده می شود. در هر صورت می توانید از مغازه های تعمیر موتورهای برقی و لوازم خانگی سیم لاکی تهیه کنید. حتی بعضی از آنها می توانند سیم پیچ شما را بپیچند. من با دست این 800 دور را دور یک لوله پولیکا کشیدم. تعداد دور را نیز می توانید به جای شمردن از فرمول استفاده کنید.H ارتفاع سیم پیچی شده و D قطر سیم است.



راه اندازی

در سر دستگاه می توانید یک کاسه گرد فلزی، یک لوله بخاری که سر و ته آن به هم چسبیده شده و حتی یک میخ کار بگذارید و یک سر سیم پیچ ثانویه را به آن وصل کنید. در منبعی که من مطالعه کردم از "دستگیره گرد درب خانه" استفاده کرده بود. حتی الامکان جسم شما یک رسانایی شبیه به کره باشد. انتهای سیم پیچ را به زمین (نول پریز برق) وصل کنید یا به یک میله ای وصل کنید و میله را نزدیک سر دستگاه ببرید. پیچ جرقه کمی بیشتر از قبل باز کنید (حداکثر چند میلیمتر). زیادتر از نیم سانت صدای بسیار گوش خراشی می دهد!! گیره سوسماری را به بالاترین دور سیم پیچ ثانویه وصل کنید، میله اتصال به زمین را به کره بالای دستگاه نزدیک کنید، از دستگاه دور شوید و آن را روشن کنید.

چیزهایی که دیده می شود خیلی قابل توصیف نیست. در بعضی مواقع باید در تاریکی دستگاه را روشن کنید. جرقه های ریز (یا درشت!) بنفش از کره بیرون می آیند و به هوا می زنند. بیشتر این جرقه ها در نزدیکی سیم اتصال به زمین است. آزمایشات جالبی که شما می توانید انجام دهید:

توجه: این آزمایشات را بسیار آهسته انجام دهید و با کوچکترین احساس ناراحتی، از انجام آن آزمایش دست بکشید و با نکات چند خط پایینتر، بازده دستگاه را کمتر کنید.

- یک لامپ مهتابی را از وسط بردارید و به سیم پیچ ثانویه نزدیک کنید.

- یک لامپ حرارتی را (ترجیحاً از قسمت شیشه ای) بدست گیرید و به سیم پیچ ثانویه نزدیک کنید.

- به جای جسم کروی از یک لامپ حرارتی روی دستگاه استفاده کنید.

از مهمترین نشانه های کارکردن دستگاه شما، شنیدن بوی تندی است که ناشی از بوجود آمدن ازت، یعنی اکسیژن منفی است. نگران نباشید! این بوی سوختن مدار شما نیست. با تغییر دادن پیچ جرقه و سیم پیچ اولیه، به مقدار مطلوب (و کم سر و صدای) خود برای دستگاه برسید. برای دست زدن به دستگاه باید از کمترین بازده، یعنی فاصله جرقه ای بسیار کوچک استفاده کنید و کم کم دستگاه را قوی کنید. من که ندیدم ولی می گویند که موهای سر سیخ می شود.



پایان

با کمی نظم دادن مدار می توان آن را روی تخته سوار کرد و به دوستان نشان داد!! شما بدون حساب و کتاب می توانید دستگاه را بسازید و کار کند، ولی با محاسبات پیچیده که توسط نرم افزارهای ذکر شده ارائه می شود، دستگاه خیلی قوی می توان ساخت.



نکات ایمنی:

- جریان برق شوخی بردار نیست!!! بسیاری از قسمتهای مدار (حتی اتصالات ترانس) بدون روکش است.

- دمپایی پلاستیکی و کفش کلفت و دستکش عایق به درد 220 ولت می خورد!! حتی از انبردست با روکش پلاستیکی هم استفاده نکنید. برای درک بهتر این نکته، آزمایش مقاومت خازن را در تاریکی انجام دهید.

- شیشیه عایق بسیار خوبی در برابر ولتاژهای بسیار بالا است ولی ممکن است سطح خازن به دلایلی (مثلاً ریختن چسب یا چربی دست) رسانا شود و جریان از یک طرف شیشه به طرف دیگر برود. برای همین هنگام کارکردن به خازن دست نزنید.

- به هیچ وجه به مدار ترانس- خازن- جرقه – سیم پیچ اولیه دست نزنید. چون با این کار شما مدار را مختل کردید و ممکن است فرکانس 50 هرتز از بدن شما رد شود. فقط سیم پیچ ثانویه از نظر جانی امن است!

- کارکردن دستگاه در جای خشک به دور از آب شرط عقل است!!

- در بعضی مواقع در اثر بازی زیاد با دستگاه، درد مفاصل یا سردرد نیز گزارش شده ولی از نظر زیستی این آسیب ها کذب است.

- به دلیل فرکانس بالا و میدان قوی الکتریکی در اطراف سیم پیچ ثانویه (به قدرت میدان با آزمایشهای گفته شده پی می برید.) ممکن است به دستگاههای الکتریکی اطراف (تا نیم متر یا کمتر) آسیب برساند. برای همین هنگاه روشن کردن دستگاه، ساعت دیجیتالی ، موبایل، کارتهای اعتباری مخصوصاً کارت سوخت! را از خود دور کنید.

منبع: http://anjoman.db-iran.ir




دسته بندی : علوم ریاضی؛مغناطیس , علوم ریاضی؛برق ,
 

آخرین مطالب

» دانلود آهنگ "سلام عشق من،سلام دلخوشی"/امید معنوی/امام رضا (ع)/صوتی 3.8 مگابایت ( یکشنبه 24 مرداد 1395 )
» تخمین مسافت ( پنجشنبه 13 اسفند 1394 )
» تخمین مسافت طولی ( پنجشنبه 13 اسفند 1394 )
» سنگر شناسی ( چهارشنبه 12 اسفند 1394 )
» جزوه رزم انفرادی ( چهارشنبه 12 اسفند 1394 )
» آموزش نصب و بوت دوگانه سیستم‌عامل اوبونتو در کنار اندروید ( چهارشنبه 30 دی 1394 )
» دانلود و آموزش برنامه Bluestacks ( دوشنبه 7 دی 1394 )
» نصب سیستم عامل آندروید بر روی کامپیوتر ( دوشنبه 7 دی 1394 )
» دستورات ترمینال لینوکس بصورت کامل ( شنبه 5 دی 1394 )
» مرجع دستورات ترمینال لینوکس ( شنبه 5 دی 1394 )
» برترین توزیع های لینوکس در کاربری های مختلف 2014 ( شنبه 5 دی 1394 )
» کدام توزیع لینوکس را نصب کنم؟ ( شنبه 5 دی 1394 )
» دانلود کتاب عصر ظهور ( جمعه 27 آذر 1394 )
» دیدگاه آیت الله وحید در باره ولایت فقیه ( دوشنبه 23 آذر 1394 )
» تصویر و وصیتنامه شهید علی ناظری ( دوشنبه 23 آذر 1394 )
» جوانان و محبت اهل بیت (ع) ( جمعه 20 آذر 1394 )
» شعارهای حسینی 2 ( دوشنبه 3 فروردین 1394 )
» شعارهای حسینی 1 ( دوشنبه 3 فروردین 1394 )
» آیا خدا وجود دارد؟ ( سه شنبه 15 مرداد 1392 )
» دانستنی هایی از قران و نماز ( سه شنبه 15 مرداد 1392 )
» انگشت نگاری در قرآن ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» تعدادی از معجرات علمی قرآن کریم ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» 12 اشاره ی علمی قرآن ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» قرآن و عسل ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» ساختار موتور های پله ای چیست ؟ ( سه شنبه 10 اردیبهشت 1392 )
» سیم پیچ تسلا چیست؟ (Tesla Coil) ( سه شنبه 10 اردیبهشت 1392 )
» در سینه ات نهنگی می تپد! ( سه شنبه 22 اسفند 1391 )
» شعر "کوچه" از "فریدون مشیری" ( سه شنبه 22 اسفند 1391 )
» خرم خاتون و سلطان سلیمان عثمانی-جنگ عثمانی با صفویان ( چهارشنبه 16 اسفند 1391 )
» سلطان صلاح الدین ایوبی ( سه شنبه 15 اسفند 1391 )