Проекты

Трансформатор Тесла. Беспроводная передача электричества и использование резонансных электромагнитных стоячих волн в катушках

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Приборостроение
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1391
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

В 1893 году на Всемирной выставке в Чикаго Никола Тесла продемонстрировал беспроводную передачу электричества, зажигая ряд фосфорных лампочек в процессе, называемом «электродинамическая индукция». Он мечтал о том, что однажды такая технология поможет человечеству передавать электричество на большие расстояния в атмосфере, обеспечивая отдалённые районы необходимой энергией для комфортного проживания.

В наше время многие энтузиасты и учёные мира пытаются повторить опыты гениального изобретателя и найти их практическое применение в повседневной жизни.

Цель

Изготовить рабочую модель «Трансформатор Тесла», получить знания и опыт в радиотехнике.

Задачи

1. Подбор материалов, инструментов и оборудования.

2. Усовершенствование навыков обработки материалов и соединений электрических схем.

3. Подбор необходимых компонентов.

4. Сборка и тестирование готового устройства.

5. Доработка и/или модернизация при необходимости.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • R1 – 2ko 0.25w; R2 – 10ko 0.25w
  • VD1 – MUR1560
  • VD2 – 1.5KE12CA
  • VT1 – IRFP460 C1 – 1мкф 400v
  • L1 – первичная катушка. 5.5 витков проводом 3 мм
  • L2 – вторичная катушка. 1000–1700 витков проводом 0.1–0.3 мм
  • Dr1, 2 – дроссели от ЛДС 40–58w
  • Два выключателя (переключатель мощности и включение катушки)
  • Пластиковый контейнер (для корпуса)
  • Текстолит
  • Хлорное железо
  • Пластиковая труба d=50
  • Муфта для пластиковой трубы
  • Переходник с 100 на 50
  • Радиатор от компьютера
  • Изолента
  • Болты, гайки и гвозди
  • Разъём для кабеля
  • Паяльник
  • Припой
  • Канифоль
  • Провода (для пайки компонентов)
  • Термопаста

Описание

В ходе работы был проведён эксперимент, создана модель устройства, для того чтобы проверить теорию. Модель работала от 12В постоянного тока, и электрические разряды (стримеры) были длиной всего 1–2 см. В ходе эксперимента выяснилось, что для питания устройства лучше использовать переменный ток, что помогло в дальнейшем усовершенствовать модель. В следующем эксперименте принципиально изменилась схема, количество витков во второй обмотке значительно возросло. После проделанной работы установка питалась уже от 220В переменного тока, а стримеры были длиной 7–15 см.

Результаты работы/выводы

В рамках проекта была создана рабочая «Катушка Тесла» для демонстрации опытов с электромагнитной индукцией, а также получены навыки обработки материалов и соединений электрических схем. Также были проведены испытания, по результатам которых удалось выявить наиболее подходящие материалы для создания действующей модели «Трансформатора Тесла».

Перспективы использования результатов работы

Устройство может быть улучшено за счёт добавления AUX-выхода, для того чтобы с помощью разрядов различной частоты (тональности) проигрывать различные мелодии. Также можно увеличить входное напряжение, чтобы на выходе получать более мощные разряды, а значит и более высокое напряжение.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА