Принцип роботи Трансформатора Тесла.

Т рансформатор Тесла складається з двох котушок - первинної (Lp) і вторинної (Ls). До первинної обмотці підводиться змінна напруга і вона створює магнітне поле. За допомогою цього поля енергія з первинної обмотки передається у вторинну. У цьому трансформатор тесла дуже схожий на звичайнісінький "залізний" трансформатор.

Вторинна обмотка разом з власною паразитною (Cs) ємністю утворюють коливальний контур, який накопичує передану йому енергію. Якийсь час вся енергія в коливальному контурі зберігатиметься у вигляді напруги. Таким чином, чим більше енергії ми вкачає в контур, тим більше напруги отримаємо.

Т есла володіє трьома основними характеристиками - резонансною частотою вторинного контуру, коефіцієнтом зв'язку первинної та вторинної обмоток, добротністю вторинного контуру.

Коефіцієнт зв'язку- визначає наскільки швидко енергія з первинної обмотки передається у вторинну.

Добротність - наскільки довго коливальний контур може зберігати енергію.

Резонанс частоти - це коли частота зовнішніх коливань збігається з власної частотою коливальної системи.

Аналогія з гойдалками

Для того, щоб краще зрозуміти, як коливальний контур накопичує енергію, і звідки в трансформаторі береться таке велике напруження, уявімо гойдалки, які розгойдує людина. Гойдалки - це коливальний контур, людина - це первинна обмотка. Швидкість качель - це ток в у вторинній обмотці, а висота підйому - наше довгоочікувана напруга.

Людина штовхає гойдалки, і, таким чином передає в них енергію. І ось, за кілька поштовхів, гойдалки розгойдалися і підлітають так високо, як це тільки можливо - вони накопичили багато енергії. Теж саме відбувається і з трансформатором , тільки коли енергії стає занадто багато, відбувається пробій повітря і ми бачимо блискавки. Природно, розгойдувати гойдалки потрібно не аби-як, а в точній згоді з їх власними коливаннями. Кількість коливань качель в секунду називається "резонансна частота". Ділянка траєкторії польоту гойдалки, протягом якого людина їх штовхає визначає коеффіціент зв'язку. Якщо людина буде постійно тримати гойдалки своєю рукою , то вона розгойдає їх дуже швидко, але гойдалки зможуть відхилитися тільки на довжину її руки. У такому випадку говорять, що коефіцієнт зв'язку дорівнює одиниці. Наші гойдалки з великим коефіцієнтом зв'язку - це аналог звичайного трансформатора.

Тепер розглянемо ситуація, коли людина тільки трохи підштовхує гойдалки. У цьому випадку коеффіціент зв'язку малий, а гойдалки відхиляються набагато далі - тепер їх ніхто не тримає. Гойдалки доведеться розгойдувати довше, але з цим впорається навітьдитина, трохи штовхаючи їх кожен період коливань. Такі гойдалки і є аналогом трансформатора Тесла. Отже, чим більше коефіцієнт зв'язку, тим швидше у вторинний контур накачується енергія, але при цьому вихідна напруга Тесли виходить менше.

Тепер розглянемо добротність. Добротність - це протилежність тертю в гойдалках. Якщо тертя дуже велике (низька добротність), то людина своїми слабенькими поштовхами не зможе їх розгойдати. Таким чином, коефіцієнт зв'язку і добротність контуру повинні бути узгоджені для досягнення максимальної висоти качель (максимальної довжини стримера).