Исследовательская работа Высокочастотный трансформатор Тесла

• 1 слайд

  Высокочастотный трансформатор Тесла
  

• 2 слайд

  Цели и задачи исследования
  Цель исследования:
  Исследовать высокочастотный трансформатор Тесла и на основе действующей установки провести эксперименты.
  Методы и приемы исследования:
    Поиск информации в различных источниках
  Эксперимент
  Задачи исследования :
  Познакомиться с биографией Николы Тесла и историей изобретения трансформатора Тесла
  Познакомиться с принципом работы и основными типами трансформаторов Тесла
  Поиск деталей и изготовление высокочастотного трансформатора
  Проведение опытов, демонстрирующих работу трансформатора
  Проверка вредного воздействия трансформатора на организм человека
   
  
  

• 3 слайд

  ВВЕДЕНИЕ
  
  «Пусть будущее рассудит и оценит каждого по его трудам и достижениям. Настоящее принадлежит им, будущее, ради которого я работаю, принадлежит мне».
  Н. Тесла
  На страницах газет, научных журналов, телевидении и в Интернете, можно увидеть множество информации, которая описывает принцип работы высокочастотного трансформатора Тесла. А правда ли всё это? Нас очень заинтересовал данный прибор, и мы решили самостоятельно изготовить этот трансформатор и провести с ним опыты, наглядно показывающие его работу.
  
  
  
  
  

• 4 слайд

  «Нет ничего, что в большей степени могло бы привлечь внимание человека и заслужило бы быть предметом изучения, чем природа. Понять ее огромный механизм, открыть ее созидательные силы и познавать законы, управляющие её, - величайшая цель человеческого разума». Этими словами начал Тесла свое выступление в Американском институте электроинженеров 20 мая 1892 года, где он прочел одну из своих лучших лекций по теме: «Опыты с переменными токами весьма высокой частоты и их использование для искусственного освещения»
  

• 5 слайд

  «Человек, опередивший время»
  Ни́кола Те́сла (серб. Никола Тесла; 10 июля 1856, Смилян, Австрийская империя, ныне в Хорватии — 7 января 1943, Нью-Йорк, США) —изобретатель в области электротехники и  радиотехники, инженер, физик.
  

• 6 слайд

  Первый класс начальной школы Никола закончил в Смилянах. В 1862 году семья Тесла переехала в Госпич, где он завершил оставшиеся три класса начальной школы, а затем и трёхлетнюю нижнюю реальную гимназию. Позже поступил в Высшее реальное училище в городе Карловац.
  
  Дом, где родился Тесла. На данный момент является музеем.
  

• 7 слайд

  В июле 1873 года Н.Тесла получил аттестат зрелости.
  В 1875 году Никола поступил в высшее техническое училище в Граце.
  Тесла устроился преподавателем в реальную гимназию в Госпиче.
  
  
  

• 8 слайд

  В январе 1880 года  поступил на философский факультет Пражского университета, где проучился всего один семестр.
  До 1882 года Тесла работал инженером-электриком.
  В конце 1882 года он устроился в Континентальную компанию Эдисона в Париже.
  

• 9 слайд

  6 июля 1884 года Тесла прибыл в Нью-Йорк. Он устроился на работу в компанию Томаса Эдисона, где проработал всего год. После этого он разрабатывает проект дуговых ламп. В 1887 году он основывает компанию « Tesla Arс Light Company», которая занималась обустройством уличного освещения новыми дуговыми лампами. 
  Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс. Начало 1900 годов.
  

• 10 слайд

  В 1888—1895 годах Тесла занимался исследованиями магнитных полей и высоких частот в своей лаборатории. 13 марта 1895 года в лаборатории на Пятой авеню случился пожар.
  В мае 1899 года  Тесла переехал в курортный городок Колорадо Спрингс в штате Колорадо. В Колорадо Спрингс Тесла организовал небольшую лабораторию. В этой лаборатории он занимался изучением «стоячих волн».
  В 1889 году он вернулся в Нью-Йорк. Позже он начинает заниматься созданием радиомачты, но из-за прекращения финансирования Тесла вынужден был остановить проект.
  

• 11 слайд

  В преклонном возрасте Теслу сбила легковая машина, он получил перелом рёбер. Тесла оказался прикован к постели.
  Тесла умер от сердечной недостаточности в ночь с 7 на 8 января 1943 года. 12 января тело кремировали, и урну с прахом установили на Фэрнклиффском кладбище в Нью-Йорке. Позже она была перенесена в Музей Николы Теслы в Белграде.
  
  Урна с прахом Н. Теслы в Белградском музее Теслы.
  

• 12 слайд

  Трансформатор Тесла
  Трансформатор Тесла, также катушка Тесла (англ. Tesla coil) — 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.
  

• 13 слайд

  Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек без общего сердечника. Трансформаторы Теслы обладают коэффициентом трансформации в 10-50 раз выше отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт.
  

• 14 слайд

  Принцип работы Трансформатора Тесла
  
  Трансформатор Тесла состоит из двух обмоток – первичной (L1) и вторичной (L2). К первичной обмотке подводится переменное напряжение и она создает магнитное поле.  При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную.
  

• 15 слайд

  Как сделать трансформатор Тесла
  

• 16 слайд

• 17 слайд

  Коэффициент трансформации
  В первичной обмотке, имеющей N1 (5 витков) полная ЭДС индукции e1 равна N1e. Во вторичной обмотке полная ЭДС равна N2e (N2 – число витков этой обмотки (1000)). Отсюда следует, что .
  
  Таким образом, для действующих значений напряжений можно записать .
  
  
  

• 18 слайд

  Повышающий трансформатор – трансформатор, увеличивающий напряжение (U2 > U1). У повышающего трансформатора число витков N2 во вторичной обмотке должно быть больше числа витков в первичной обмотке, т.е. k < 1.
  Понижающий трансформатор – трансформатор, уменьшающий напряжение (U2 < U1). У повышающего трансформатора число витков во вторичной обмотке должно быть меньше числа витков в первичной обмотке, т.е. k > 1.
  N1= 5 витков
  
  
  

• 19 слайд

  N1 = 5 витков
  N2 = 1000 витков
  
  
  
  
  U1 = 220 В
  U2 = ?
  
  
  

• 20 слайд

  L1- первичная обмотка
  D = 110мм
  n = 4 витков
  S = 8мм2
  S =
  
  
  - Диаметр индуктора провода
  
  Шаг намотки 25мм
  P=25мм
  
  

• 21 слайд

  
  - Фомула Томсона
  
  - Время одного полного колебания
  - Число колебаний в единицу времени
  - Вторичная катушка
  D =5см
  l=22см
  n=733
  - Индуктивность вторичной обмотки
  
  C=4мкФ
  
  
  - Частота вторичной катушки
  

• 22 слайд

  Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Тесла
  
  Во время работы катушка Тесла создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов.
  В целом катушка Тесла производит 4 вида разрядов:
  Стримеры
  Спарки
  Коронные разряды
  Дуговые разряды
  
  
  

• 23 слайд

  Стримеры
  
  Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха.
  

• 24 слайд

  Спарки
  Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет.
  

• 25 слайд

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

• 26 слайд

  Дуговые разряды
  
  Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга.
  

• 27 слайд

  Свечение спектральных трубок, наполненных инертными газами. Свечение кварцевой лампы.
  
  трубка с неоном
  трубка с водородом
  

• 28 слайд

  трубка с гелием
  свечение кварцевой лампы
  
  

• 29 слайд

  Разряд в лампах накаливания
  разряд в лампе накаливания
  разряд в лампе от кинопроектора
  

• 30 слайд

  разряд в лампе ПКН
  разряд в автомобильной лампе
  

• 31 слайд

  Явление флуоресценции и радиолюминесценции
  

• 32 слайд

• 33 слайд

  Влияние трансформатора на измерительные приборы
  

• 34 слайд

  Влияние трансформатора на организм человека
  
  Так как напряжение на выходе данного трансформатора является переменным высокочастотным, а ток чрезвычайно мал, разряд в тело человека не может вызвать серьёзные повреждения организма.
  Но разряды, испускаемые трансформаторами Тесла, не полностью безопасны. Толщина скин-слоя для катушки Тесла составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания.
  При работе с трансформатором существует опасность отравления озоном — ядовитым газом, имеющим характерный запах.
  
  
  

• 35 слайд

  Применение трансформатора Тесла
  В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники ради сопровождающих её работу эффектов. Применяется в медицине, для обновления кожи. Также он иногда используется для поджога газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.
  
  

• 36 слайд

  Выводы
  Трансформатор Тесла, является простым в изготовлении и настройке прибором.
  С помощью трансформатора Тесла можно продемонстрировать множество красивых и эффектных экспериментов.
  Устройство является безопасным для использования в учебных целях при соблюдении правил техники безопасности.
  Люди собирают трансформаторы Тесла ради того, чтобы посмотреть на впечатляющие, красивые явления.
  
  

• 37 слайд

  Заключение
  
  Трансформатор Тесла, является простым в изготовлении и настройке прибором, предложенная нами конструкция, является недорогой.
  Думаем, что учителям физики, нужно взять на заметку результаты наших исследований и ввести лабораторные работы с использованием трансформатора Тесла, для более подробного изучения конкретных тем из курса физики. Это значительно повысит у учащихся интерес к данным темам.