特斯拉线圈原理及制作过程讲解.docx

1、特斯拉线圈原理及制作过程讲解特斯拉线圈原理及制作过程讲解注意：此为个人经验，仅供参考，如果不正确请见谅，而且下面参数是以我做的特斯拉线圈参数进行分析。我开始制作小型特斯拉线圈时，在网上查了很多资料，却发现网上的资料大多数都是讲解制作特斯拉线圈步骤，讲解原理的不多。在此，我整理了一下网上资料，得出一些原理，为想制作这类特斯拉线圈的同学提供一点参考。我弄明白的小型火花隙特斯拉线圈有两类，所以重点就说一下这两种啊。特斯拉线圈工作的原理：当初级线圈LC震荡电路的频率等于次级线圈LC振荡频率时，两线圈发生谐振，这时次级回路的放电端会得到很高的电压，电压击穿空气而放电。一、第一种火花隙特斯拉线圈：在这个电

2、路中，电源电压为市电220V，经过一个升压变压器将电压升到2100V以上（下面按照2100V计算），然后直接加到主电容C1上（后面解释），主电容在每半个周期内充一次电，最高电压能充到2970V（知道why？）,由于打火器与电容并联，所以电容上的电压也加到打火器两端，只要打火器的间隔比较适中，当电压充到最大之时，正好击穿打火器间的空气（理想状况），使打火器开始工作，形成初级LC振荡。经过初级线圈与次级线圈的耦合（耦合系数一般为0.3，仿真时用到），次级线圈也开始震荡。如果L1C1=L2C2，测得次级放电球的电压在40000V以上。大家可能对这个电路有很多问题，下面我来给大家解释一下：问题一：电容

3、有一个特性是隔直通交，变压器输出2100V的交流电，直接加到电容上，这是不是错的，和我们学的不一样，会不会烧掉电路？回答：没有问题，在此电路中，主电容是很小的，大约0.0235uF，而我们在此用的变压器功率一般7001000W，输出电压2100V，频率50HZ，这样你可以算一下，经过电容的电流是非常小的，不可能烧掉电路。问题二：打火器正常工作，之后是不是相当于一直短路了，初级回路是怎么振荡的？回答：打火器工作以后，不是一直短路。如下图：（调节火花隙间隙，假设充电电容电压到2700v，打火器击穿工作）第一段时间，火花隙两端电压不到2700V，电容充电；第二段时间，火花隙两端电压达到2700V以上

4、，火花隙击穿空气开始工作，这段时间内，火花隙相当于短路，初级回路形成LC振荡，其振荡波形在原电压波形基础上叠加。第三段时间，火花隙过零熄灭，电容反向充电，电压小于2700V。第四段时间，两端电压大于2700V，火花隙工作，电路开始震荡。问题三：变压器有什么要求，需要去定做么？回答：不需要，对于小型特斯拉线圈，前辈们发现了一个变压器很合适，那就是微波炉变压器。一般情况，微波炉变压器输入市电220V，输出2100V，功率在700W1000W，去电子市场买，大概50-70元一个。在此我也顺便介绍一下微波炉变压器，微波炉变压器有三个绕组，低压绕组、高压绕组和灯丝绕组。买的时候需要注意，变压器应该引出5

5、个接线口，另一个接线口是硅钢片外壳（实验时需要接地），你用万用表测一下，电阻最大的两个接线口是高压绕组，最低的是灯丝绕组（实验中不用），中间的是低压绕组。问题四：打火器怎么制制作？回答：建议做成如下形状，那个材料在高压实验室一般都有，你可以问你老师要啊。不建议用两根铜丝做成如下形状，这样也可以打火，不过这是一次性的，只要点火两三次，铜丝就融化断掉了。问题五：有些资料说变压器输出端需要接倍压整流，全桥整流，那是什么意思，为什么咱们没用？回答：需不需要整流是根据你设计的初级线圈回路的电路决定的。1、 在线打火方式高压交流充电，不用整流2、 离线打火方式高压直流充电，需要整流离线式打火，打火时候变压

6、器等效短路，LC回路独立出来振荡，适用于使用倍压整流的直流电特斯拉线圈。问题六：次级回路有什么需要注意的？回答：次级回路线圈计算时有一个寄生电容，这个不需要管。二、第二种火花隙特斯拉线圈原理图：新手想开始做特斯拉线圈是应该会接触到这种特斯拉线圈，他是通过左边单管自激振荡经高压包给右边充电，右边部分与第一种相同的，关键是理解左边部分；我在网上查了一些资料，也请教了一些人，最后得出了我自己的理解：振荡电路工作原理1、电路图和波形图 2、工作原理：晶体管工作于共发射极方式。集电极电压通过变压器反馈回基级，而变压器绕组的接法实现正反馈。其工作过程根据三极管的工作状态分为三个阶段：t1、t2、t3（如上

7、图）：说明：此分析过程是在电路稳定震荡后，以一个完整波形周期为例进行分析，即起始Uce=12v。而对于电路刚接通时，工作原理完全相同，只是做波形图时，起始电压Uce=0v。1）、电路接通后，进入t1阶段（晶体管为饱和状态）。在t1的初始阶段，电路接通，流过初级线圈的电流不能突变，使得集电极电压Uce急速减小，由于时间很短，在波形中表现为下降沿很陡。而经过线圈耦合，会使基极电压Ube急速增大。此时，三极管工作在饱和状态（Ube=Uce）。基极电流ib失去对集电极电流ic的控制。之后，随着时间增加，Uce会逐渐增加，Ube通过基极与发射机之间的放电而逐渐减少。基极电压Ube下降使得ib减小。2）、

8、当ib减小到ic /时, 晶体管又进入放大状态，即t2阶段。于是，ib的减小引起ic的减小，造成变压器绕组上感应电动势方向的改变，这一改变的趋势进一步引起ib的减小。如此又开始强烈的循环，直到晶体管迅速改变为截止状态。这一过程也很快，对应于脉冲的下降沿。在此过程中，电流强烈的变化趋势使得感应线圈上出现一个很大的感应电动势，Ube变成一个很大的负值。3）、当晶体管截止后（t3阶段），ic=0，Uce经初级线圈逐渐上升到12v（变压器线圈中储存有少量能量，逐渐释放）。此时，直流12v电源通过27欧电阻和反馈线圈对基极电压充电，Ube逐渐上升，当Ube上升到0.7v左右时，晶体管重新开始导通（硅管完全导通的电压大约是0.7v）。于是下一个周期开始，重复上述各个阶段。其震荡周期T=t1+t2+t3;最后，祝愿大家玩的愉快！注意：1、如果你在电容两端没有加泄流电阻，那么没关系，不过当你断电调试时，必须先将电容两端的电压人工放掉，这电压很大，不放掉就去调试可能会产生危险！2、上电调试时，必须有两个以上的人在场，而且实验装置放在屏蔽室里，人在外面操作，注意安全。3、小型特斯拉线圈功率较低，不会像网上图片那样放出很壮观的闪电，必须用接地棒去引导，才会出现闪电。4、此文中的理论只是本人自己的经验，仅供参考，正确与否需要你自己去验证，如若试验中出现问题本人概不负责。