特斯拉线圈是如何诞生的？带你了解它究竟如何工作的 _生活知识

How Does a Tesla Coil Work? A Historical Deep Dive[1]

01 特斯拉线圈??你也许看到过特斯拉线圈令人惊讶的放电展示。它究竟如何工作的呢？下面听听Kathy给我们讲讲特斯拉线圈每一部分是如何被发明，它的工作原理是什么。
一、感应电流??故事发生在1826年，一为名叫斯特金的退伍士兵，研究了缠绕在铁棒周围的线圈，发现通电之后的铁棒具有了磁性，可以吸引金属铁质物件，这就是大众熟悉的电磁铁。
▲ 图1.1 电磁线圈以及电磁铁
??大约六年之后，在1831年，法拉第打算试试看可否利用磁场产生电流，但他没有那么幸运，当时他没有可用的强磁铁，所以决定利用电磁铁来实验。他把两个独立的线圈缠绕在一个铁环两边。发现在第一个线圈接通电压或者断开电压时，第二个线圈会出现电流脉冲。法拉第使用磁场的概念来解释这个现象，当线圈内的磁场发生变化，便会在线圈中感应出电流。不过令法拉第感到居丧的是，他从未能够感受到第二个线圈上的电压。那个时候人们能够测量电压的手段并不多，只有为数不多的几种办法。

文章插图
▲ 图1.2 法拉第电磁感应线圈
二、升压变压器【特斯拉线圈是如何诞生的？带你了解它究竟如何工作的】??几年之后，一位来自爱尔兰的牧师，业余科学家，名叫尼古拉斯·卡伦，他对法拉第的装置进行改进，可以获得更强的电压。他把两个线圈在同一电棒上进行缠绕，之间是由绝缘层分隔开。他惊奇的发现当初级线圈断开与电池的连接时，可以在次级线圈上感受到强烈的电击。当第一个线圈比较薄，也就是线圈匝数比较少，第二个线圈比较厚，对应的的匝数比较多时，可以感受到第二个线圈输出的电压又增强了许多。卡伦并不知道他发明了一个升压变压器。

文章插图
▲ 图1.3 卡伦的升压变压器
??当原边连接电池，于是产生了磁场并把铁芯变成了电磁铁。当电池断开后，铁芯失去了磁性。因此根据法拉第提出崭新的电磁感应理论，每当电池接入线圈或者断开时，都会在副边产生感应电流。当副边线圈比原边少的时候，感应的电压小，但产生的电流大。这也解释了为什么法拉第可以测量电电流，但并没有感受到线圈上的电压刺激。当副边的线圈增多是，便可以产生更大的电压，人们感受的电压刺激就越强，但输出的电压相对变小。
三、高压脉冲??卡伦还发明了一个齿轮能够不断地完成电池进入线圈和断开，被称为“重复器”，这样就可以持续产生感应电压。他说这是至今为止人们所建造的产生高压最好的设备。卡伦把他的实验结果发送给他的朋友斯特金，斯特金也制作了相同的设备，并对卡伦的方案进行了改进，后来很多人将这个设备当做折磨人的设备进行出售，从而发了财。

文章插图
▲ 图1.4 斯特金制作的变压器
??令人不可思议的是，感应线圈居然越来越流行，也被用于医疗方面，放多病症都可以被电击来治疗，包括粘膜炎，花粉病，哮喘，感冒，流感，头疼，神经痛，风湿病，耳朵疼，牙疼等。
??于是人们开始竞相制作可以输出更大，输出更加稳定持续的电击或者火花的设备。其中最重要的一个发明就是设计了一种线圈自动完成通断的设备，把原来的齿轮和手柄替代。在原边线圈通电时，也将铁芯进行磁化，于是吸引弹簧上的衔铁摆动，并将电流断开。此时线圈断电，铁芯失去磁性。释放了衔铁，在弹簧作用下重新联通线路。这样便可以形成20到40Hz的通断，当时被称为电磁通断器。

特别声明：本站内容均来自网友提供或互联网，仅供参考，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系，我们将在24小时内删除。