Основные положения в экспериментах с катушками Теслы.

В сети описано множество различных экспериментов с катушками Теслы. При попытке их повторить, выясняется, что чаще всего условия эксперимента не определены, или определены недостаточно точно. И результат повторения может оказаться совсем другим. Для того, чтобы проводимые здесь опыты можно было повторить, и их результаты не вызывали сомнений, необходимо, чтобы они были поставлены корректно. Корректность постановки опытов тоже требует доказательств, как экспериментальных, так и теоретических. То есть, результаты измерений, получаемые в тестовых экспериментах с предсказуемыми результатами, должны соответствовать их рассчитанным значениям.

 

1.1. Каждый опыт состоит из воздействия на катушку Теслы некоторого испытательного сигнала и изучение реакции на этот сигнал. Построение тракта прохождения сигнала от источника до точки измерения очень сильно влияет на результаты в точке измерения. Способ съёма информации тоже может сильно повлиять на результаты измерений и даже исказить сущность протекающих в эксперименте процессов. Поэтому способы измерений также требуют экспериментальной проверки.

 

1.2. Логично начать с источника сигналов. В классическом варианте катушки Теслы между источником сигналов и катушкой Теслы расположен индуктор. Источник сигнала воздействует на индуктор, а индуктор своим электромагнитным полем – на катушку Теслы. Из наследия Николы Теслы известно, что сигнал, воздействующий на индуктор, должен быть коротким, с возможно более крутыми фронтами, и однонаправленным. Последнее означает, что ток из генератора сигналов в индуктор должен пройти только в одном направлении. В некоторых вариантах использования катушки допускается воздействие на индуктор гармоническим сигналом, частота которого равна резонансной частоте катушки Теслы. Но большинство опытов самого Теслы использует первый вариант воздействия. Исходя из этого, мы тоже остановимся на варианте импульсного воздействия на индуктор.

1.2.1. В наших экспериментах в качестве источника сигналов мы будем использовать схему, представленную на рисунке 1. В схеме используется разряд конденсатора, заряженного до напряжения порядка 400 В, на индуктор через тиристор S1. Ёмкость конденсатора определяет длительность импульса тока и может изменяться в процессе экспериментов выбором положения переключателя SA2. Предусмотрено три варианта выбора – 100 пФ, 200 пФ и 500 пФ.

Для демпфирования колебаний индуктора с целью обеспечения движения тока в одном направлении, установлены три резистора RD1 – RD3, с номиналами 24 Ом, 48 Ом и 96 Ом, один из которых может быть выбран переключателем SA3.

Для наблюдения формы тока в цепи индуктора используется измерительный резистор RI сопротивлением 3 Ом.  

 

Рис. 1. Схема измерения параметров сигнала в индукторе.

 

1.2.2. Индуктор был выбран с таким расчётом, чтобы частота его собственных колебаний была выше предполагаемой частоты резонанса испытуемой катушки Теслы. Конструктивно он представляет два витка однослойной спиральной катушки, выполненные медной шиной 1, 8 х 5, 5 мм.

Визуальное представление можно получить из фотографии, представленной на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Измерение параметров сигнала в индукторе.

Из рисунка видно, что в реальной схеме измерения, приведённой на рисунке 1, отсутствуют переключатели SA2 и SA3. Это не принципиально.

1.2.3. Исследуем зависимость формы тока в индукторе от величины сопротивления демпфирующего резистора. Для этого переключатель SA2 установим в положение, соответствующее ёмкости разрядного конденсатора С1 100 пФ, и снимем осциллограммы выходного сигнала при различных номиналах демпфирующего резистора. Результаты представлены на рисунках 3 – 7.

 

 

Рис. 3. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 0 Ом (переключатель SA3 закорочен).

Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 2 в/дел.

 

 

 

Рис. 4. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 24 Ом.               Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 2 в/дел.

 

 

 

Рис. 5. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 48 Ом.    Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 1 в/дел.

 

 

Рис. 6. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 96 Ом.               Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 2 в/дел.

 

 

 

Рис. 7. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 164 Ом.   Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 2 в/дел.

 

Из эксперимента следует, что однонаправленный ток в индукторе протекает при сопротивлении демпфирующего резистора, равном 164 Ом. Это сопротивление оптимально. Дальнейшее увеличение демпфирующего сопротивления приводит к уменьшению амплитуды тока и увеличению длительности сигнала. Заметим, что осциллограмма, снятая при сопротивлении 96 Ом, мало от неё отличается и для практического использования применяемого индуктора, сделаем вывод:  

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: