特斯拉线圈工作原理_电路图_振荡频率

1891年，发明家尼古拉·特斯拉发明了最著名的特斯拉线圈，特斯拉痴迷于无线能源的提供应用，从而导致了特斯拉线圈的发明。这个线圈不需要复杂的电路，所以它最终成为我们日常生活的一部分，比如遥控器、智能手机、电脑、X射线、霓虹灯和荧光灯等都有它的身影。

基本概念

特斯拉线圈是一种射频振荡器，它驱动空芯双调谐振变压器以产生低电流的高电压，应用于多种电器设备。

众所周知，电子振荡器是一种产生正弦波或方波电信号的设备。这种电子振荡器产生20kHz至100GHz射频范围内的信号，称为射频振荡器。

工作原理

根据线圈的大小，该线圈能够产生高达数百万伏的输出电压。

特斯拉线圈的工作原理就是实现共振。在这里，初级线圈向次级线圈发射大量电流，以最大能量驱动次级电路。微调电路有助于以调谐的谐振频率将电流从初级电路发射到次级电路。

应用电路

特斯拉线圈有两个主要部分——初级线圈和次级线圈，每个线圈都有自己的电容器。火花隙连接线圈和电容器，火花隙的功能是产生火花以激发系统。

特斯拉线圈使用称为谐振变压器、射频变压器或振荡变压器的专用变压器。

初级线圈连接到电源，变压器的次级线圈松散耦合以确保其谐振。与变压器电路并联的电容器用作调谐电路或LC电路以产生特定频率的信号。

变压器的初级（也称为谐振变压器）升压以产生2KV至30kV之间的非常高的电压水平，进而为电容器充电。随着电容器中大量电荷的积累，最终会破坏火花隙的空气。电容器通过特斯拉线圈 (L1，L2) 发出大量电流，进而在输出端产生高压。

振荡频率

特斯拉线圈中的电容器和电路初级绕组“L1”的组合形成了调谐电路，该调谐电路确保初级和次级电路都经过微调以在相同频率下谐振。初级电路“f1”和次级电路“f2”的谐振频率由下式给出：

f1=1/2π √ L1C1、f2=1/2π √ L2C2。

由于次级电路无法调整，“L1”上的可移动抽头用于调谐初级电路，直到两个电路以相同频率谐振。因此，初级的频率与次级的频率相同，即：

f = 1/2π√L1C1 =1/2π √ L2C2。

初级和次级以相同频率共振的条件是：L1C1= L2C2。

谐振变压器中的输出电压不像普通变压器那样取决于匝数比。一旦循环开始并且桅杆建立，初级电路的能量就会存储在初级电容器“C1”中，火花击穿的电压为“V1”，则有：W1=1/2C1V1²。

类似地，次级线圈的能量由该式给出：W2=1/2C2V2²。

假设没有能量损失，W2=W1。简化上式，可以得到：V2=V1√C1/C2=V1√L2/L1

在上述等式中，当不发生空气击穿时，可以达到峰值电压。峰值电压是空气击穿并开始传导的电压。

优缺点

特斯拉线圈的主要优点包括：

• 允许电压在整个绕组线圈中均匀分布。
• 以缓慢的速度增加电压，因此不会造成损坏。
• 出色的性能。
• 使用更高功率的三相整流器可以提供巨大的负载共享。

特斯拉线圈的主要缺点包括：

• 由于高压射频发射，特斯拉线圈会造成多种健康危害，包括皮肤灼伤、神经系统和心脏损伤。
• 购买大型直流平滑电容器的成本很高。
• 电路的构建需要很长时间，因为它需要理想的谐振频率。

主要应用

目前，特斯拉线圈不需要大型复杂电路来产生高压。然而，小型特斯拉线圈在许多领域都有应用，例如：

• 铝焊接。
• 汽车使用这些线圈进行火花塞点火。
• 创造了特斯拉线圈风扇，用于产生人工照明。
• 高真空系统和电弧打火机。
• 真空系统检漏仪。

常见问题

1、特斯拉线圈有什么作用？

答：该线圈是一种射频振荡器，可驱动谐振变压器以低电流产生高电压。

2、特斯拉线圈可以给手机充电吗？

答：如今智能手机推出了内置无线充电，这都是利用了特斯拉线圈的原理。

3、特斯拉线圈危险吗？

答：特斯拉线圈及其设备非常危险，因为它们会产生非常高的电压和电流，人体安全可能会无法保证。

4、为什么特斯拉线圈会产生音乐？

答：通常情况下，该线圈将其周围的空气转化为等离子体，从而改变音量并导致波在所有方向上传播，从而产生声音/音乐。这发生在20到100kHz的高频率上。

5、特斯拉是如何无线传输电力的？

答：火花隙用于连接电容器和两个线圈。当电源通过变压器馈入时，它会产生必要的电流并为整个电路供电。

总结

以上就是关于特斯拉线圈的相关内容概述，可以看出，该线圈可用于产生高电压、低电流和高频率的电力。另外，特斯拉线圈能够无线传输电能长达数公里，所以在当前生活中，特斯拉线圈应用于多种小型电器设备。