火花間隙特斯拉線圈

特斯拉線圈(Tesla Coil)是一種使用共振原理運作的變壓器(共振變壓器)，由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉在 1891 年發(fā)明，主要用來生產(chǎn)超高電壓但低電流、高頻率的交流電力。特斯拉線圈由兩組(有時用三組)耦合的共振電路組成。特斯拉線圈難以界定，尼古拉·特斯拉試行了大量的各種線圈的配置。特斯拉利用這些線圈進(jìn)行創(chuàng)新實驗，如電氣照明，熒光光譜，X 射線，高頻率的交流電流現(xiàn)象，電療和無線電能傳輸，發(fā)射、接收無線電電信號。

SGTC(Spark Gap Tesla Coil)的中文名是：火花間隙特斯拉線圈。尼古拉·特斯拉先生本人當(dāng)年發(fā)明的“特斯拉線圈”就屬于 SGTC。由于 SGTC 構(gòu)造、原理較為簡單，所以也是現(xiàn)階段初學(xué)者入門特斯拉線圈。

組成與原理

SGTC 由一個感應(yīng)圈、變壓器、打火器、兩個電容器和一個初級線圈僅幾圈的互感器組成。

原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然后經(jīng)由兩極線圈，從放電終端放電的設(shè)備。通俗一點說，它是一個人工閃電制造器。放電時，未打火時能量由變壓器傳遞到電容陣;當(dāng)電容陣充電完畢，兩極電壓達(dá)到擊穿打火器中的縫隙的電壓時，打火器打火。此時電容陣與主線圈形成回路，完成 LC 振蕩，進(jìn)而將能量傳遞到次級線圈。這種裝置可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，有極高危險。

特斯拉線圈的線路和原理都非常簡單，但要將它調(diào)整到與環(huán)境完美的共振很不容易，特斯拉就是特別擅長這項技藝的人。

工作過程

首先，交流電經(jīng)過升壓變壓器升至 2000V 以上(可以擊穿空氣)，然后經(jīng)過由四個(或四組)高壓二極管組成的全波整流橋，給主電容(C1)充電。打火器是由兩個光滑表面構(gòu)成的，它們之間有幾毫米的間距，具體的間距要由高壓輸出端電壓決定。當(dāng)主電容兩個極板之間的電勢差達(dá)到一定程度時，會擊穿打火器處的空氣，和初級線圈(L1，一個電感)構(gòu)成一個 LC 振蕩回路。這時，由于 LC 振蕩，會產(chǎn)生一定頻率的高頻電磁波，通常在 100kHz 到 1.5MHz 之間。放電頂端(C2)是一個有一定表面積且導(dǎo)電的光滑物體，它和地面形成了一個“對地等效電容”，對地等效電容和次級線圈(L2，一個電感)也會形成一個 LC 振蕩回路。當(dāng)初級回路和次級回路的 LC 振蕩頻率相等時，在打火器打通的時候，初級線圈發(fā)出的電磁波的大部分會被次級的 LC 振蕩回路吸收。從理論上講，放電頂端和地面的電勢差是無限大的，因此在次級線圈的回路里面會產(chǎn)生高壓小電流的高頻交流電(頻率和 LC 振蕩頻率一致)，此時放電頂端會和附近接地的物體放出一道電弧。