Трансформатор Теслы — Википедия. Что такое Трансформатор Теслы

Разряды с провода на терминале

Трансформа́тор Те́слы, или кату́шка Те́слы (англ. Tesla coil) — устройство, изобретённое Николой Теслой 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»^[1].

Суть

Трансформатор Теслы основан на использовании резонансных стоячих электромагнитных волн в катушках. Его первичная обмотка содержит небольшое число витков и является частью искрового колебательного контура, включающего в себя также конденсатор и искровой промежуток. Вторичной обмоткой служит прямая катушка провода. При совпадении частоты колебаний колебательного контура первичной обмотки с частотой одного из собственных колебаний (стоячих волн) вторичной обмотки вследствие явления резонанса во вторичной обмотке возникнет стоячая электромагнитная волна и между концами катушки появится высокое переменное напряжение

[2].

Работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме принудительных колебаний, то максимально достигаемая амплитуда будет пропорциональна прилагаемому усилию. Если раскачивать в режиме свободных колебаний, то при тех же усилиях максимальная амплитуда вырастает многократно. Так и с трансформатором Теслы — в роли качелей выступает вторичный колебательный контур, а в роли прилагаемого усилия — генератор. Их согласованность («подталкивание» строго в нужные моменты времени) обеспечивает первичный контур или задающий генератор (в зависимости от устройства).

Описание простейшей конструкции

Схема простейшего трансформатора Теслы

Простейший трансформатор Теслы включает в себя входной трансформатор, катушку индуктивности, состоящую из двух обмоток — первичной и вторичной, разрядник (прерыватель, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатор, тороид (используется не всегда) и терминал (на схеме показан как «выход»).

Первичная обмотка обычно содержит всего несколько витков медной трубки или провода большого диаметра, а вторичная около 1000 витков провода меньшей площади сечения. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.

Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора, главным образом, выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Теслы представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре. Разрядник, включенный параллельно, замыкая источник питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность. На практике это влияние может в разы уменьшить длину разряда, поэтому в грамотно построенной схеме трансформатора Теслы разрядник всегда ставится параллельно источнику питания.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Ёмкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный контур с частотой резонанса, равной высоковольтному контуру. Однако ёмкость будет отличаться от расчетной, так как часть энергии тратится на «накачку» второго контура. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое, (в случае воздушного разрядника), можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диапазоне 2-20 киловольт. Знак напряжения при заряде конденсатора имеет значение в том смысле, что он не должен сильно «закорачивать» конденсатор, на котором напряжение постоянно меняет знак — Колебательный контур тут

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов). Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и конденсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочастотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном, из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку, но продолжаются до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя разрядника существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.

Модификации трансформаторов Теслы

Во всех типах трансформаторов Теслы основной элемент трансформатора — первичный и вторичный контуры — остается неизменным. Однако, одна из его частей — генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

На данный момент существуют:

SGTC (Spark Gap Tesla Coil) — классическая катушка Теслы — генератор колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике).

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В этом случае, частоту работы промежутка целесообразно выбирать синхронно частоте подзарядки конденсатора, и схема в этом случае ближе к картинке, а не тому, как она здесь описана. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются, (или просто замыкают), к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников, их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики, например, в масло. Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil) (рус. ЛКТ) — ламповая катушка Теслы. В ней в качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно, это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и маломощные конструкции. Одна из особенностей — отсутствие необходимости в высоком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно 300—600 Вольт. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе катушки Теслы на искровом промежутке.

SSTC (Solid State Tesla Coil) — генератор выполнен на полупроводниках. Он включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, формой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET транзисторы). Данный вид катушек Теслы является самым интересным по нескольким причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внешний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промодулировать звуковым сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впрочем, аудиомодуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим достоинствам, можно отнести низкое питающее напряжение и отсутствие шумного искрового разрядника, как в SGTC.

DRSSTC (Dual Resonant Solid State Tesla Coil) — за счёт двойного резонанса, разряды у такого вида катушек значительно больше чем у обычной SSTC. Для накачки первичного контура используется генератор на полупроводниковых ключах — IGBT или MOSFET транзисторах.

В аббревиатурах названий катушек Теслы, питаемых постоянным током, часто присутствуют буквы DC, например DCSGTC.

QCW DRSSTC (Quasi Continious Wave) — особый тип транзисторных катушек Теслы, характеризующийся, так называемой, плавной накачкой: постепенным и плавным, (а не резким ударным, как в обычных катушках), нарастанием ряда параметров, (а именно: напряжения первичного контура и тока первичного контура, и, возможно, напряжения вторичного контура). В классической импульсной катушке Теслы рост тока в первичной обмотке обычно происходит в течение времени, сравнимым с длительностью периода (от 2—3 до 7—10 и более периодов) резонансной частоты, то есть, за время порядка десятков — сотен микросекунд. В QCW время нарастания составляет десятки миллисекунд, то есть, больше примерно на два порядка. Простым примером около-QCW являются ламповые катушки Теслы с шифтером. Из-за 50-герцового синуса на его выходе возникает эффект полуплавной накачки, которая обеспечивает довольно внушительный прирост длины разряда относительно типичного жёсткого прерывания (по катоду, или сетке). В результате данного приёма достигается характерный вид молний в виде длинных и практически прямых, мечевидных разрядов, длина которых многократно превышает длину намотки вторичной обмотки. Дело в том, что полное напряжение на терминале QCW DRSSTC никогда не достигает пробойного для вторички: оно всегда остаётся довольно небольшим, десятки киловольт или типа того. Возникший на небольшом напряжении стример продолжает подпитываться энергией в течение всего времени накачки, и поэтому растёт вверх, по силовым линиям поля, вместо того, чтобы пробиваться сбоку тороида на страйкринг. Именно для этого и делается плавная накачка в катушках Теслы. За счёт такого приёма достигается следующий эффект: вначале появляется небольшой разряд, который затем растёт не с высокой скоростью, пробивая плазменный канал в случайном направлении, а с низкой (так, что этот процесс развития можно даже заснять обычными видеокамерами), что обусловливает его неразветвление и огромную относительно длины вторичной обмотки длину. По сути, мы постоянно подогреваем небольшой возникший разряд, который удлиняется по мере перекачки энергии во вторичную обмотку. Но напряжение на выходе такой катушки Теслы невелико и не превышает десятков киловольт.

В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Использование трансформатора Теслы

Разряд трансформатора Теслы Разряд с конца провода

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воздуха способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине.^[3][4] Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые, протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли вреда внутренним органам (см.: скин-эффект, Дарсонвализация), оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

Неверно считать, что трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое. В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса, а также значительно снижается добротность вторичного контура.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

1. Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
4. 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 (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый, а бора — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющейся в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Влияние на организм человека

Являясь источником высокого напряжения, трансформатор Теслы может быть смертельно опасен. Особенно это касается сверхмощных ТТ с управлением на лампах или полевых транзисторах. В любом случае, даже для маломощных трансформаторов Тесла характерен выброс высоковольтной высокочастотной энергии, способной вызвать локальные повреждения кожного покрова в виде плохо заживающих ожогов. Для трансформаторов Тесла средней мощности (50-150 Ватт), такие ожоги могут привести к повреждению нервных окончаний и значительное повреждение подкожных слоев включая повреждение мышц и связок (получено на собственном опыте). Трансформаторы Тесла с искровым возбуждением менее опасны с точки зрения ожогов, однако, высоковольтные разряды следующие с паузами, наносят больший вред нервной системе и способны вызвать остановку сердца (у людей с проблемами сердца). В любом случае, вред, который могут нанести высокочастотные мощные генераторы, к которым относятся Трансформаторы Тесла, сугубо индивидуален и, зависит от особенностей организма и психического состояния конкретного человека.

Замечен факт, что женщины наиболее остро реагируют на излучения мощных радиочастотных устройств, соответственно и реакция на ТТ у женщин острее чем у мужчин^{[источник не указан 93 дня]}. К трансформатору Теслы, как к любому электроприбору, нельзя допускать детей без присмотра взрослых.

Однако существует и другое мнение^{[источник не указан 1458 дней]}, касающееся некоторых видов трансформаторов Теслы. Так как высокочастотное высокое напряжение имеет скин-эффект, то несмотря на потенциал в миллионы вольт, разряд в тело человека не может вызвать остановку сердца или другие серьёзные повреждения организма, несовместимые с жизнью.

В противоположность этому другие высоковольтные генераторы, например, высоковольтный умножитель телевизора и иные бытовые высоковольтные генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение (порядка 25 кВ), могут являться смертельно опасными. Всё это потому, что в вышеуказанных преобразователях используется частота в 50 герц (в умножителе классического телевизора частота около 15кГц, в мониторах еще выше), следовательно, скин-эффект отсутствует, или исчезающе слаб, и ток потечёт через внутренние органы человека (опасным для жизни считается ток в десятки мА).

Несколько другая картина со статическим электричеством, которое может очень чувствительно ударить током при разряде (при прикосновении к металлу), но при этом не смертельно, так как статический заряд сравнительно небольшой, и протекающий ток не успеет нанести вред человеку (заряд равен произведению тока и времени).^{[источник не указан 1458 дней]}Еще одна опасность, которая подстерегает при использовании трансформатора Теслы, — это избыток озона в крови, который может повлечь за собой головные боли, так как при работе устройства производятся большие порции этого газа.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильмах

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы, о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Тесла».

В фильме «Престиж» Кристофера Нолана, для победы одного иллюзиониста над другим в мастерстве «телепортации», Роберт Энджер (Хью Джекман), обращается к Николе Тесле за помощью. Никола же в свою очередь сделал ему машину, с трансформатором Теслы, у которой оказалась одна недоработка — она не телепортировала, а клонировала. Телепортация же была побочным эффектом.

В фильме «Ученик чародея» в одном из эпизодов демонстрируется музыкальное свойство катушек. Этот эффект достигается уменьшением и увеличением частоты.

В японском фильме «Легенда о маске» также присутствует трансформатор Теслы.

В фильме Три икса (xXx) в цитадели преступной организации, ночном клубе используют огромные трансформаторы Теслы, дающие внушительные разряды по всёму помещению, с декоративной целью.

В телесериале «Склад 13» главные герои используют трансформатор в виде оружия.

В фильме «Звуки шума» один из барабанщиков пробует играть на только что сделанной барабанной установке которая выдает электрические дуги в такт ударам по ней.

В фильме «Metallica: Сквозь невозможное» при исполнении песни «Ride the Lightning (песня)» были использованы трансформаторы Теслы для подачи разряда к подвешенному над сценой креслу, модель которого изображена на обложке альбома «Ride the Lightning».

В мультсериале «Смешарики: Пин-код» один из главных героев, Лосяш, создаёт аналог трансформатора Теслы — «Генератор Лосяша».

В компьютерных играх

В игре Kingdom Rush можно проапгрейдить обычную пушку до трансформатора Теслы.

В серии игр Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом (катушка Теслы), которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Ещё в игре присутствуют танки (танк Теслы) и пехотинцы (солдат Теслы), использующие эту технологию. В игре Command & Conquer Red Alert 3 — Uprising есть скаты, это боевые амфибии оснащенные орудиями Тесла. Также в игре Tremulous люди (Humans) могут строить трансформаторы Теслы для защиты своих баз.

В играх серии Wolfenstein есть оружие, именуемое «Орудие Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в «Half-Life 2»). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

В модификации Half-Life 2 Dystopia также существует оружие «Tesla Gun», способное создавать разряды и в режиме альтернативной стрельбы — шаровые молнии. Состоит из цевья и металлического шара вместо дула, внешне похожего на сферическую астролябию.

В игре Fallout присутствует броня Теслы, также она есть и в игре Arcanum, также в загружаемом дополнении «Broken Steel» для игры «Fallout 3» присутствует пушка Теслы и сама катушка Теслы. В игре Fallout New Vegas это оружие можно приобрести в некоторых магазинах, например у Ван Граффов или у оружейников, в дополнении Fallout: New Vegas — Old World Blues, мозг главного героя заменили на катушку Теслы передающею сигналы мозга героя.

В игре Arcanum (жанр RPG) существуют соответствующие запчасти (Tesla coil и т. п.) и виды вооружения (Tesla rod, Tesla gun и т. п.), различные электрические щиты и т. п. Они имеют свойство наносить особый тип повреждений — electric damage.

В первой редакции игры Blood также присутствовало оружие под названием Tesla, поражавшее противника либо молниевидным разрядом, либо неким подобием шаровой молнии.

В игре Вивисектор присутствует оружие, называемое «Тесла», бьющее электрическим разрядом по противнику.

В игре Quake 4 есть оружие Lightning Gun, генерирующее электрический разряд, аннигилирующий слабых противников.

В игре Nancy Drew: Secret of the Old Clock, используется как вход в «тайный» чердак.

В игре Assassin’s Creed 2 при прохождении Истины рассказывается выдуманная история о Никола Тесле, якобы он получил всемогущий артефакт, но позже его отняли потомки тамплиеров. Также во время прохождении Истины появляются 2 фотографии трансформатора Теслы.

В игре Xenus: Точка кипения при прохождении последних заданий, в одной из комнат стоит огромная катушка Теслы.

В игре SCP-Containment Breach в коридорах могут сгенерироваться Тесла-ворота, которые при приближении к ним сразу убивают игрока.

В игре Minecraft с дополнением (модом) IndustrialCraft можно скрафтить катушку Теслы, которая вызывает смерть всем существам, находящимся в радиусе 4 блоков от катушки, а с дополнением (модом) GregTech можно скрафтить посох Теслы, который сжигает заряд брони другого игрока.

В игре Dishonored есть ТТ на различных уровнях, также есть миссия связанная с этим трансформатором

В игре Nancy Drew: The Deadly Device сюжет завязывается вокруг трансформатора Теслы, от которого погибает учёный.

В игре Clash of Clans есть защитное сооружение «Потайная Тесла», которая бьет нападающие войска электрическими разрядами, также в игре Clash Royal от разработчиков Clash of Clans существует персонаж Спарки (Sparky) который стреляет шаром электричества.

В игре Overwatch один из персонажей Винстон использует оружие, напоминающие катушку Тесла. Механика подразумевает бой на ближних дистанциях, из-за не дальнобойности электрических молний. Так же, такое оружие бьет сквозь любые барьеры и щиты, что обуславливается особенностями электрических молний.

В музыкальном искусстве

Российская группа Tesla Musiс Band записала первый в мире музыкальный альбом с оригинальным звучанием музыкального трансформатора Теслы^[5]. Также группа Tesla Music Band использует музыкальные трансформаторы Теслы в создании шоу^[6].

Американская группа ARC ATTACK использует трансформаторы Теслы в качестве источника звуков. То есть разряд, создаваемый трансформатором, может звучать, «петь».

Российская команда Tesla-FX утверждает, что впервые^{[7][нет в источнике]} сыграла гимн России^[8] на созданном ими музыкальном трансформаторе Теслы.

(ещё гимн России на трансформаторе Теслы: https://www.youtube.com/watch?v=QFFgeQ3ptLQ)

Для записи песни «Thunderbolt» с альбома Biophilia певица Бьорк также использовала катушку Теслы для создания звуков, имитирующих разряды молний^[9].

В шоу-бизнесе

Трансформатор Теслы может применяться для создания спецэффектов в различных шоу. Шоу Full-Moon-Party с использованием двух трансформаторов Теслы прошло в ночь с 13 на 14 августа 2011 года в Москве в клубе Arena-Moscow^[10][11]. Первое в России шоу^[12] с трансформаторами Теслы состоялось 21 мая 2011 г. на презентации нового Ferrari FF в подмосковной Барвихе.

См. также

Примечания

Ссылки

Ещё одна загадка трансформатора Тесла

В 1975 году Римилий Авраменко провёл серию экспериментов [1], которые привёли его к открытию постоянной электростатической составляющей на «горячем» конце трансформатора Тесла (ТТ), «холодный» токовый конец которого заземлён. Это явление до сих пор никак не объяснено классической физикой. В этой работе мы повторим этот опыт, затем несколько изменим его схему и получим ещё один совершенно необъяснимый классикой эффект, по сути, прямо противоположный по знаку первоначальному. Из-за нового полученного эффекта, весь эксперимент можно отнести к классу атмосферного электричества, но правильнее будет открыть новый класс явлений, посвящённых радиантным процессам.

Схема эксперимента Авраменко приведена на рис. 1, где используется классическая схема возбуждения ТТ при помощи высоковольного генератора TB1, разрядника FV1 и индуктора (первичной обмотки L1). В качестве TB1 автор применил готовый блок с питанием от 2.5В (две пальчиковые батарейки) и выходным напряжением порядка 25кВ, но сюда подойдёт и любой другой генератор с подобными характеристиками. Разрядник также можно применить любой воздушный, с регулировкой длины пробивного промежутка. Трансформатора Тесла (L1) состоит из первичной и вторичной обмотки. Первичная — представляет собой 10 витков медного провода сечением 5мм², намотанных в нижней части трансформатора. Намотка провода всех обмоток ведётся по часовой стрелке. Вторичная обмотка нижним своим концом подключается к заземлению, а верхний — к антенне AN1, представляющей собой отрезок оголённого провода длиной 20см. Данные этой обмотки приводятся ниже.

• Индуктивность, мГн — 12.5
• Число витков — 434
• Длина провода, м — 273
• Длина намотки, мм — 510
• Диаметр намотки, мм — 200
• Диаметр провода, мм — 1.1

Для проведения опыта нам также понадобятся индикаторы статического электричества и уединённая ёмкость. Первый индикатор собирается по схеме 1a и включает в себя конденсатор C2, резистор R2 и милливольтметр постоянного напряжения V2. К индикатору подключаются антенна AN2, представляющая отрезок провода длиной 20см, и заземление. Второй индикатор (рис. 1b) — это классический электроскоп (ES2 по схеме). Уединённая ёмкость Cp — это шар или торроид на токоизолирующей ноге, с помощью которой можно будет переносить заряд от ТТ к индикаторам. Ёмкость Cp составляет 5..8пФ, а подсчитать её можно здесь.

Опыт №1

В нём, с помощью регулировки разрядного промежутка FV1, добиваемся устойчивой искры. Затем, при помощи уединённой ёмкости Cp касаемся горячего конца ТТ и переносим электростатический заряд на один из индикаторов — просто касаясь антенны AN2. Если это электроскоп (ES2), то он реагирует на полученный заряд раздвижением своих лепестков (рис. 1b). К сожалению, полярность полученного заряда в нём получить нельзя, поэтому (рис. 1a) мы применим ещё один индикатор (рис. 1a). В нём милливольтметр V2 однозначно нам покажет положительное значение напряжения на конденсаторе C2, что полностью соответствует данным опыта Авраменко [1].

Рис.1. Схема опыта Авраменко. Перенос электростатического заряда с ТТ на индикатор при помощи уединённой ёмкости

Если поменять выводы индуктора L1 местами, то величина переносимого заряда может измениться в ту или иную сторону, что также соответствует опытам Авраменко. Количественную оценку постоянной электростатической составляющей мы давать не будем, т.к. здесь важнее качественное отличие результатов при изменении условий эксперимента. Что мы и сделаем в следующем опыте, результаты которого озадачивают даже бывалых электротехников.

Опыт №2

Здесь мы полностью отключим генератор и индуктор в ТТ, но продолжим переносить электростатический заряд на индикатор (рис. 2a). В этом случае мы обнаруживаем, что, во-первых, электростатический заряд есть (хоть и меньший, чем в опыте №1), а во-вторых, — его полярность отрицательная, что прямо противоположно результатам предыдущего эксперимента!

Рис.2. Возникновение электростатического заряда при отключённом генераторе и его фиксирование с помощью различных индикаторов и приборов

Если индикатор сделать по схеме 2b, то при прикосновении к нему Cp, светодиод VD1 будет вспыхивать, причём, чем больше ёмкость Cp, тем ярче. Диодный мост VB1 этого индикатора лучше всего составить из быстрых диодов с малой проходной ёмкостью, например, 1N4148.

Для того, чтобы исключить влияние наводок, в лаборатории была отключена вся электроника, но значение переносимого зяряда не изменилось. Тогда, с целью их обнаружения, был подключен цифровой осциллограф по схемам 2c и 2d, но даже при максимальной его чувствительности каких-либо колебаний не обнаруживалось. При этом применялось два вида щупов: обычный низковольтный и высоковольтный, с огромным входным сопротивлением.

К сожалению, на других катушках подобный эффект автору получить не удалось, поэтому оригинальная — так подробно была описана выше. Были протестированы катушки с меньшим количеством витков, индуктивностью и диаметром провода — все они не дали результатов. Также, они подключались последовательно со вторичкой L1, но эффект только уменьшался.

Если же параллельно вторичной обмотке L1 устанавливался переменный конденсатор, то в пределах его регулировки (15-300пФ) результат опыта не менялся: на горячем конце ТТ всё также происходило образование электростатического заряда. А вот добавление туда уединённой ёмкости в виде шара или тора уменьшало эффект.

Ещё один интересный результат был получен при отключении заземления от холодного конца ТТ. При этом отрицательный электростатический заряд на горячем конце по-прежнему образовывался, а на холодном — начал фиксироваться положительный электростатический заряд, правда в несколько раз меньший.

Выводы

В своей работе [1] Авраменко попытался дать объяснение полученным им результатам при помощи релятивистских эффектов и на основе уровней Ферми. Частично, это может делать и ионный ветер, который всегда присутствует при такой постановке опыта и всегда даст положительный заряд на удалённой ёмкости (опыт №1). Но даже, если предположить, что катушка ТТ во втором опыте возбуждается неизвестными нам пока волнами, то совершенно невозможным, с точки зрения классической электротехники, представляется объяснение появления противоположной полярности электростатического заряда на горячем конце этого трансформатора. Некоторые соображения может дать относительно новая наука спинтроника [2], которая предполагает различный спин у электрона, что позволяет делать выводы о разделении зарядов в ТТ, но она никак не может объяснить появления постоянной составляющей на его выводах. Возможно, некоторые разъяснения можно получить из работ Н. Теслы, но в этом случае, от официальной науки потребуется признание радиантной энергии.

Используемые материалы

1. Авраменко Р.Ф., Грачев Л.П., Николаева В.И. Нарушение закона электромагнитной индукции относительно направления магнитного векторного потенциала электромагнитного поля. Заявка на открытие ОТ-8896, 1975 г.
2. Википедия. Спинтроника

По какому принципу работают и как применяются генераторы Тесла

В 1897 году, во время открытия гидроэлектростанции на Ниагаре, великий изобретатель и электротехник Никола Тесла сделал заявление, шокировавшее слушателей, присутствовавших на церемонии.

Суть его высказывания состояла в том, что путь извлечения энергии из природных ресурсов, по которому идет человечество, является тупиковым. Нефть, газ и сила давления воды в ГЭС не могут удовлетворить растущие потребности землян в силу своей ограниченности. В то же время есть беспредельный энергетический источник, использование которого никак не отразится на окружающей среде.

Загадки Теслы

Никола Тесла имел репутацию большого чудака, слыл личностью загадочной и необычной. Одни считали его настоящим волшебником, другие принимали многие его опыты за ловкие фокусы и предпочитали относиться к ним настороженно.

Сразу же нашлись эксперты, которые обвинили ученого в нарушении одной из фундаментальных основ современной физики — второго закона термодинамики. Генератор энергии Тесла, по словам автора, не потреблял внешних источников «материальных» ресурсов, питаясь какой-то силой, исходящей из «внешнего пространства», природу которой изобретатель описывал в весьма туманных выражениях. При этом он уверенно утверждал, что никаких законов современной науки его устройство не нарушает, и ссылался на описание принципа его работы, который был опубликован на 200-й странице июньского номера журнала «Сенчури мэгэзин» за 1900 год.

В статье действительно был изложен основной принцип, по которому мог бы работать генератор Теслы. Схема, поясняющая его, была крайне простой. На ней был изображен некий пустой цилиндр, внутри которого находился канал, связывающий наш бренный мир с «внешним пространством». Именно по этому пути «О», по замыслу изобретателя, и должна была поступать в распоряжение человечества бесконечная энергия эфира, которой в космосе сколько угодно.

Принцип работы генератора Теслы

Принцип, по которому работают генераторы Тесла, в этой версии действительно не противоречит постулатам современной науки. Любое извлечение энергии в современном понимании основано на разнице потенциалов физических параметров, независимо от их природы (тепловой, механической или электрической). Энергия возникает тогда, когда имеет место движение от высокого уровня к низкому, от горячего к холодному, от плюса к минусу (или наоборот).

В качестве другой иллюстрации приводилась схема, согласно которой на высоте (предположительно, достаточно большой) располагалась пластина, соединенная проводником с выводом конденсатора, другой полюс которого был заземлен. Генераторы Тесла должны были потреблять солнечную энергию, извлекать которую в электрическом виде можно было непосредственно из этой емкости либо через трансформатор, для чего в цепь был включен прерыватель.

Ученый пытался как можно доходчивее разъяснить принцип работы своего устройства, пользуясь гидродинамическими аналогиями. По его мнению, природа колебаний свойственна жидкостям, а перетекание энергии происходит по тем же законам, что и движение воды из одного резервуара к другому.

Несмотря на простоту выкладок, генераторы Тесла оказались невостребованными.

Кто мешает внедрять генераторы Тесла?

Сторонники теории «чистой энергетики» обвиняют в неприятии теоретических выкладок международные нефтегазовые корпорации, чье могущество зиждется на ресурсах, беспощадно извлекаемых из недр планеты: дескать, это они стремятся изо всех сил воспрепятствовать внедрению гениального изобретения, чтобы удержать свою безграничную власть.

Однако, по всей видимости, кроме этой злой воли, есть и иные обстоятельства, препятствующие триумфальному шествию новой энергетики по планете. Дело в том, что, несмотря на видимую доступность схем, реализовать их на практике пока что никому не удалось.

Время от времени в прессе появляются сообщения об успешном испытании очередного устройства для получения «чистой энергии эфира», которым, как правило, сопутствует предложение приобрести руководство по самостоятельному изготовлению подобного аппарата. Недорого, долларов за сто. Генераторы Тесла все же могут стать хоть и ограниченным, но источником ресурсов, пусть и не космических…

Обсуждение:Тесла, Никола — Википедия

Что за дневники такие о Боге?[править код]

«Тесла поверил в Бога» и ссылка на непонятные фейки…

Не кто не против того что я перепишу или удалю половину стати?[править код]

— Поняшка Алёна — обсудить 14:12, 24 декабря 2019 (UTC)

• Смотря что Вы собираетесь написать. Здесь стоит шабон «переписать», так что определенная работа над статьей необходима. HeadsOff (обс.) 14:37, 24 декабря 2019 (UTC)
  • Перевод с английского и удаление или перемещение сюда не качественного текста и источников. — Поняшка Алёна — обсудить 14:43, 24 декабря 2019 (UTC)

Перенос сомнительной информации сюда.[править код]

Личность[править код]

Тесла работал с 9 утра до 6 вечера и позже, заказывал ужин по телефону к 8 вечера из отелей «Delmonico’s» или «Waldorf Astoria» Ужинал в одиночестве, редко в компании, затем возвращался к своей работе и трудился до 3 утра. На сон он тратил около 2 часов^[1], время от времени дремал, чтобы «подзарядить батареи». Также учёный ежедневно совершал пешие прогулки, проходя 13 — 16 км, и по сотне раз поджимал пальцы ног, отмечая, что это стимулирует работу его мозга^[2]. В последние годы жизни Тесла стал вегетарианцем, питаясь молоком, хлебом, мёдом и овощными соками^[3].

Несмотря на то, что Тесла был сыном православного священника, в молодости он был атеистом и придерживался материализма. В позднейшие годы его философская позиция была близкой к агностицизму^[4].

В автобиографии Тесла описывает ряд «необычных пристрастий, предубеждений и привычек», приобретённых им в юности^{[5][уточнить]}:

• Тесла почти профессионально играл в бильярд.
• Питал яростную антипатию к женским серьгам, особенно с жемчугом.
• Запах камфоры доставлял ему очень сильный дискомфорт.
• Если в процессе исследований он ронял небольшой квадратик бумаги в жидкость, это вызывало у него особо ужасный привкус во рту.
• Тесла подсчитывал шаги при ходьбе, объём тарелок с супом, чашек с кофе и кусков пищи. Если ему не удавалось это сделать, пища не доставляла ему удовольствия — поэтому есть он предпочитал в одиночку.

Отношение к людям

По оценке Ржонсницкого, «Тесла по складу своего характера не мог и не умел работать в коллективе».

Тесла никогда не был женат. По его словам, невинность в значительной мере способствовала его научным способностям^[6]. В ранние годы он пришёл к выводу, что не сможет стать достойным женщины, считая женщин превосходящими во всех отношениях. Это убеждение пошатнулось в поздние его годы, когда ему показалось, что женщины пытаются превзойти мужчин и доминировать. Тесле не нравилось, что на смену «обожествляемой им сладкоголосой, нежной женщине» пришла «новая женщина, которая считает своим главным успехом в жизни уподобиться мужчине — в одежде, голосе, действиях, спорте, достижениях любого рода», а это, на его взгляд, противоречит «старому духу сотрудничества в любых сферах жизни»^[7]. Также в поздние свои годы учёный признался в интервью, что принёс слишком большую жертву работе, отказавшись от брака^[2].

Тесла был нелюдим и полностью сосредоточен на работе^[8][9]. Тем не менее, встречавшиеся и общавшиеся с ним люди отзывались о нём положительно^[2], а его секретарша Дороти Скеррит отмечала «добродушную улыбку и благородство манер настоящего джентльмена»^[1]. Его друг Джулиан Готорн отмечал: «редко можно встретить учёного или инженера, кто также и поэт, философ, ценитель хорошей музыки, лингвист, знаток блюд и напитков»^[10]. Тесла дружил с Ф. М. Кроуфордом, Робертом Андервудом Джонсоном, Стэнфордом Уайтом, Фрицем Лоунстайном, Джорджем Шериффом, Кеннетом Свези, Марком Твеном^[11].

Современное применение идей[править код]

• Переменный ток является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния.
• Электрогенераторы являются основными элементами в генерации электроэнергии на ГЭС, АЭС, ТЭС и так далее.
• Электродвигатели используются во всех современных электропоездах, электроавтомобилях, трамваях, троллейбусах.
• Радиоуправляемая робототехника получила широкое распространение не только в детских игрушках и беспроводных телевизионных и компьютерных устройствах (пульты управления), но и в военной сфере, в гражданской сфере, в вопросах военной, гражданской и внутренней, а также и внешней безопасности стран и тому подобное.
• Беспроводные заряжающие устройства начинают использоваться для зарядки мобильных телефонов или ноутбуков.

Экс-директор музея Н. Теслы в Белграде (Сербия), член Европейской Академии наук — Велимир Абрамович — опубликовал своё письмо-обращение в журнале «Дельфис» № 68(4/2011) под названием «Наследие Н. Теслы — пришло время изучать»^[12], в котором указал, что «с 1952 года хранится около 60 тысяч ещё не изученных научных документов всемирно известного сербского учёного» и предложил создать Российско-сербское общество (институт) по изучению научного наследия Николы Теслы.

Проект «Ворденклиф»[править код]

В 60 км севернее Нью-Йорка на острове Лонг-Айленд Никола Тесла приобрёл участок земли, граничащий с владениями Чарльза Вардена. Участок площадью 0,8 км² находился на значительном удалении от поселений. Здесь Тесла планировал построить лабораторию и научный городок. По его заказу архитектором В. Гроу был разработан проект радиостанции — 47-метровой деревянной каркасной башни с медным полушарием наверху. Сооружение подобной конструкции из дерева порождало множество сложностей: из-за массивного полушария центр тяжести здания сместился вверх, лишая конструкцию устойчивости. С трудом удалось найти строительную компанию, взявшуюся за реализацию проекта. Строительство башни завершилось в 1902 году. Тесла поселился в небольшом коттедже неподалёку.

Изготовление необходимого оборудования затянулось, поскольку финансировавший его промышленник Джон Пирпонт Морган разорвал контракт после того, как узнал, что вместо практических целей по развитию электрического освещения Тесла планирует заниматься исследованиями беспроводной передачи электричества. Узнав о прекращении Морганом финансирования проектов изобретателя, другие промышленники также не захотели иметь с ним дела. Тесла вынужден был прекратить строительство, закрыть лабораторию и распустить штат сотрудников. Расплачиваясь с кредиторами, Тесла был вынужден продать земельный участок. Башня оказалась заброшенной и простояла до 1917 года, когда федеральные власти заподозрили, что немецкие шпионы используют её в своих целях. Недостроенный проект Теслы взорвали^[13].

Судя по всему, Тесла пытался осуществить проект получения «атмосферного электричества», но из-за отсутствия финансирования и времени, этот проект остался незавершённым. 47-метровая вышка и проводящая сфера на сравнительно диэлектрическом основании давала бы неплохой эффект. К сожалению, преобразователя для применения в промышленности и домашнем хозяйстве он не успел реализовать. Впрочем, данная теория Теслы успешно подтверждается зарегистрированными позже патентами.

После «Уорденклиффа»[править код]

Никола Тесла на обложке журнала Time 1931 года

После 1900 года Тесла получил множество других патентов на изобретения в различных областях техники (электрический счётчик, частотомер, ряд усовершенствований в радиоаппаратуре, паровых турбинах и пр.)

Летом 1914 года Сербия оказалась в центре событий, повлёкших начало Первой мировой войны. Оставаясь в Америке, Тесла принимал участие в сборе средств для сербской армии. Тогда же он начинает задумываться о создании супероружия^[a]:

«Придёт время, когда какой-нибудь научный гений придумает машину, способную одним действием уничтожить одну или несколько армий».

В 1915 году в газетах писали, что Тесла был номинирован на Нобелевскую премию по физике. Одновременно был заявлен и Томас Эдисон. Изобретателям предлагалось разделить премию на двоих. По утверждениям некоторых источников, взаимная неприязнь изобретателей привела к тому, что оба отказались от неё, таким образом отвергнув любую возможность разделения премии^[14]. В действительности Эдисону в 1915 году не предлагали премии, хотя и номинировали на неё, а Теслу впервые номинировали в 1937 году^{[15][уточните ссылку]}.

18 мая 1917 года Тесле вручена медаль Эдисона, хотя сам он решительно отказывался от её получения.

В 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.

В 1917—1926 годах Никола Тесла работал в разных городах Америки. С лета 1917 до ноября 1918 года он работал на «Пайл Нэшнл» в Чикаго; в 1919—1922 годах был в Милуоки с Эллисом Чалмерсом; последние месяцы 1922 года прошли в Бостонской «Уолтем Уотч Компани», а в 1925—1926 годах в Филадельфии Тесла разрабатывал для «Бадд Компани» бензиновую турбину.

В 1934 году в журнале Scientific American была опубликована статья Теслы, вызвавшая широкий резонанс в научных кругах, в которой он подробно рассмотрел пределы возможности получения сверхвысоких напряжений путём зарядки шарообразных ёмкостей статическим электричеством от трущихся ремней и высказал сомнение в том, что разряды этого электростатического генератора смогут помочь в исследованиях строения атомного ядра.

Примечания[править код]

Ошибка в сносках^?: Для существующих тегов <ref> группы «lower-alpha» не найдено соответствующего тега <references group="lower-alpha"/> или пропущен закрывающий тег </ref>

Трансформатор Теслы — это… Что такое Трансформатор Теслы?

Разряды с провода на терминале

Трансформа́тор Те́сла, также катушка Теслы (англ. Tesla coil) — единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. Прибор был заявлен патентом № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание конструкции

Схема простейшего трансформатора Теслы

В элементарной форме трансформатор Теслы состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также обвязки, состоящей из разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка построена из 5—30 (для VTTC — катушки Теслы на лампе — число витков может достигать 60) витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от многих других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. У данного трансформатора также практически отсутствует магнитный гистерезис, явления задержки изменения магнитной индукции относительно изменения тока и другие недостатки, вносимые присутствием в поле трансформатора ферромагнетика.

Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток). Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый; выполненный обычно из массивных электродов (иногда с радиаторами), что сделано для большей износостойкости при протекании больших токов через электрическую дугу между ними.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Геометрия и взаимное положение частей трансформатора Теслы сильно влияют на его работоспособность, что аналогично проблематике проектирования любых высоковольтных и высокочастотных устройств.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения, защищённым дросселями и построенным обычно на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Так как часть электрической энергии, накопленной в конденсаторе, уйдёт на генерацию высокочастотных колебаний, то ёмкость и максимальное напряжение на конденсаторе пытаются максимизировать. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Типовое максимальное напряжение заряда конденсатора — 2-20 киловольт. Знак напряжения для заряда обычно не важен, так как в высокочастотных колебательных контурах электролитические конденсаторы не применяются. Более того, во многих конструкциях знак заряда меняется с частотой бытовой сети электроснабжения (50 или 60 Гц).

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда. Практически, цепь колебательного контура первичной катушки остаётся замкнутой через разрядник, до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высоковольтного высокочастотного напряжения.

Модификации

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника.

Например, RSG (от англ. Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

В качестве генератора ВЧ напряжения, в современных трансформаторах Теслы используют ламповые (VTTC — Vacuum Tube Tesla Coil) и транзисторные (SSTC — Solid State Tesla Coil, DRSSTC — Dual Resonance SSTC) генераторы. Это даёт возможность уменьшить габариты установки, повысить управляемость, снизить уровень шума и избавиться от искрового промежутка. Также существует разновидность трансформаторов Теслы, питаемая постоянным током. В аббревиатурах названий таких катушек присутствуют буквы DC, например DCDRSSTC. В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Многие разработчики в качестве прерывателя (разрядника) используют управляемые электронные компоненты, такие как IGBT транзисторы, модули на MOSFET транзисторах, электронные лампы, тиристоры.

Использование трансформатора Теслы

Разряд трансформатора Теслы Разряд с конца провода

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи якобы не причиняли вреда внутренним органам (см.: скин-эффект), оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

Последние исследования механизма воздействия мощных ВЧ токов на живой организм показали негативность их влияния. Так же он использовался как орудие пыток. Мощные разряды высокой частоты почти всегда приводили к смерти.

Похожая на этот трансформатор схема используется в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, но там она низкочастотная.

В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

1. Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место быть особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
4. 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 (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что разные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет обычный окрас спарка на оранжевый, а бром — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Неизвестные эффекты трансформатора Теслы

Многие люди считают, что катушки Теслы — это особенные артефакты с исключительными свойствами. Существует мнение, что трансформатор Теслы может быть генератором свободной энергии и является вечным двигателем, исходя из того, что сам Тесла считал, что его генератор берёт энергию из эфира (особой невидимой материи в которой распространяются электромагнитные волны) через искровой промежуток. Иногда можно услышать, что с помощью «Катушки Теслы» можно создать антигравитацию и эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов. Данные свойства пока никак не проверены и не подтверждены наукой. Однако, сам Тесла говорил о том, что такие способности скоро будут доступны человечеству с помощью его изобретений. Но впоследствии посчитал, что люди не готовы к этому.

Также очень распространён тезис о том, что разряды, испускаемые трансформаторами Теслы, полностью безопасны, и их можно трогать руками. Это не совсем так. В медицине также используют «катушки Теслы» для оздоровления кожи. Это лечение имеет положительные плоды и благотворно действует на кожу, но конструкция медицинских трансформаторов сильно разнится с конструкцией обычных. Лечебные генераторы отличает очень высокая частота выходного тока, при которой толщина скин-слоя (см. Скин-эффект) безопасно мала, и крайне малая мощность. А толщина скин-слоя для среднестатистической катушки Теслы составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи, нарушить естественные химические процессы. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания, злокачественные опухоли и другие негативные последствия. Кроме того, надо отметить, что нахождение в ВЧ ВВ поле катушки (даже без непосредственного контакта с током) может негативно влиять на здоровье. Важно отметить, что нервная система человека не воспринимает высокочастотный ток и боль не чувствуется, но тем не менее это может положить начало губительным для человека процессам. Также существует опасность отравления газами, образующимися во время работы трансформатора в закрытом помещении без притока свежего воздуха. Плюс ко всему, можно обжечься, так как температуры разряда обычно достаточно для небольшого ожога (а иногда и для большого), и если человек всё же захочет «поймать» разряд, то это следует делать через какой-нибудь проводник (например, металлический прут). В этом случае непосредственного контакта горячего разряда с кожей не будет, и ток сначала потечет через проводник и только потом через тело.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В фильме «Престиж» Кристофера Нолана, для победы одного иллюзиониста над другим в мастерстве «телепортации», Роберт Энджер (Хью Джекман), обращается к Николе Тесла за помощью. Никола же в свою очередь сделал ему машину, с трансформатором Теслы, у которой оказалась одна недоработка — она не телепортировала, а клонировала. Телепортация же была побочным эффектом.

В серии игр Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом, которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Еще в игре присутствуют танки и пехотинцы, использующие эту технологию.

Tesla coil (в одном из переводов — башня Тесла) является в игре исключительно точным, мощным и дальнобойным оружием, однако потребляет относительно высокое количество энергии. Для увеличения мощности и дальности поражения можно «заряжать» башни. Для этого отдайте приказ Воину Тесла (это пехотинец) подойти и постоять рядом с башней. Когда воин дойдет до места, он начнет зарядку башни. При этом анимация будет как при атаке, но молнии из его рук будут желтого цвета.

Также в игре Tremulous люди (Humans) могут строить трансформаторы Теслы для защиты своих баз.

В играх серии Wolfenstein есть оружие, именуемое «Орудие Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «Установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в Half-Life 2). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

В игре Fallout присутствует броня Теслы, также она есть и в игре Arcanum

В первой редакции игры Blood также присутствовало оружие под названием Tesla, поражавшее противника либо молниевидным разрядом, либо неким подобием шаровой молнии.

В игре «Вивисектор» присутствует оружие, называемое «Тесла», бьющее электрическим разрядом по противнику.

Сравнительные особенности

Напряжение на выходе данного трансформатора является переменным, а ток чрезвычайно мал. Это приводит к тому, что, несмотря на потенциал в миллионы вольт, прикосновение и разряд в тело человека может быть безопасным. В противоположность этому, другие высоковольтные генераторы, например, преобразователь для люстры Чижевского, высоковольтный умножитель телевизора, и иные бытовые ВВ генераторы постоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение — «всего» порядка 25 кВ — являются смертельно опасными. Их выходные выпрямительные ёмкости могут дать при прикосновении импульс тока величины, несовместимой с жизнью. В люстре Чижевского должны быть предусмотрены токоограничительные резисторы. Но в телевизоре их установить невозможно.

См. также

Ссылки

Никола Тесла — это… Что такое Никола Тесла?

Никола Тесла
сербск. Никола Тесла
Дата рождения:	10 июля 1856(18560710)
Место рождения:	Село Смиляны, Госпич, Австрийская империя (ныне — в Хорватии)
Дата смерти:	7 января 1943
Место смерти:	Нью-Йорк, США
Гражданство:	Австро-Венгрия, Франция, США
Научная сфера:	Физик, инженер-механик, инженер-электрик
Место работы:	Европа, США
Альма-матер:	Карлов университет
Знаменитые ученики:	Бернард Дж. Истлунд[1]
Известен как:	Изобретатель, исследователь Переменный ток, асинхронная машина, магнитное поле, радиосвязь
Награды и премии	Медали Э. Крессиана, Дж. Скотта, Т. Эдисона [2].

Памятник Тесле в Ниагара Фоллс, США

Нико́ла Те́сла (сербск. Никола Тесла; 10 июля 1856, Смиляны, Австро-Венгрия, ныне в Хорватии — 7 января 1943, Нью-Йорк, США) — гениальный физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники. Серб по национальности. Родился и вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы в основном работал во Франции и США. В 1891 году получил американское гражданство^[3].

Широко известен благодаря своему научно-революционному вкладу в изучение свойств электричества и магнетизма в конце XIX — начале XX веков. Патенты и теоретические работы Теслы сформировали базис для современных устройств, работающих на переменном токе, многофазовых систем и электродвигателя, позволивших совершить второй этап промышленной революции.

Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди наград учёного — медали Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона.

Современники-биографы считали Теслу «человеком, который изобрёл XX век»^[4] и «„святым заступником“ современного электричества»^[5]. После демонстрации радио и победы в «Войнах токов» Тесла получил повсеместное признание как выдающийся инженер-электрик.^[6] Ранние работы Теслы проложили путь современной электротехнике, его открытия раннего периода имели инновационное значение. В США по известности Тесла мог конкурировать с любым изобретателем или учёным в истории или популярной культуре^[7].

Министр культуры и экологии Республики Сербия называет Николу Теслу одним из самых больших учёных во всей мировой истории ^[8]. Бранко Ковачевич, декан электротехнического факультета Белградского университета, утверждает, что Никола Тесла наперёд знал, как будет развиваться наука ^[9].

Биография

Ранние годы

Семья Тесла^[10] жила в селе Смиляны в 6 км от города Госпич, главного города исторической провинции Лика, входившей в то время в состав Австрийской империи.^[11] Отец — Милутин Тесла (1819—1879), священник Сремской епархии сербской православной церкви, серб. Мать — Георгина (Джука) Тесла (1822—1892), в девичестве Мандич, была дочерью священника. 28 июня (10 июля) 1856 года в семье появился четвёртый ребёнок — Никола. Всего в семье было пять детей: три дочери — Милка, Ангелина и Марица и два сына — Никола и его старший брат Дане. Когда Николе было пять лет, его брат погиб, упав с коня. ^[12]

Первый класс начальной школы Никола закончил в Смилянах. В 1862 году, вскоре после гибели Дане, отец семейства получил повышение сана, и семья Тесла переехала в Госпич, где Никола завершил оставшиеся три класса начальной школы, а затем и трёхлетнюю нижнюю реальную гимназию, которую закончил в 1870 году. Осенью того же года Никола поступил в Высшее реальное училище в городе Карловац. Он жил в доме у своей тёти, двоюродной сестры отца, Станки Баранович.

Милутин Тесла, сербский священник, отец Николы

Дом, где родился Тесла. Сейчас музей

Карта Австро-Венгрии. Синим отмечены упоминаемые в статье населённые пункты

В июле 1873 года Никола получил аттестат зрелости. Несмотря на наказ отца, Никола вернулся к семье в Госпич, где была эпидемия холеры, и тут же заразился (правда, до конца не ясно, была ли это на самом деле холера). Врачи полагали, что дни его сочтены. На мгновения приходя в себя, Никола просил отца позволить ему продолжить обучение на инженера, обещая, что, если получит согласие, то «вылечит себя сам, потому что обретёт волю к жизни». Потерявший все надежды отец в конце концов согласился — и тогда, к удивлению врачей, действительно произошло неожиданное: Тесла выздоровел за несколько дней. Болезнь длилась 9 месяцев. Выздоровевшего Теслу должны были вскоре призвать на трёхлетнюю службу в Австро-Венгерской армии. Родственники сочли его недостаточно здоровым и спрятали в горах. Назад он вернулся лишь в начале лета 1875 года.

В том же году Никола поступил в высшее техническое училище в Граце (в настоящее время — Грацкий технический университет), где стал изучать электротехнику. Наблюдая за работой машины Грамма на лекциях по электротехнике, Тесла пришёл к мысли о несовершенстве машин постоянного тока, однако профессор Яков Пешль подверг его идеи резкой критике, перед всем курсом прочитав лекцию о неосуществимости использования переменного тока в электродвигателях. На третьем курсе Тесла увлёкся азартными играми, проигрывая большие суммы денег в карты. В своих воспоминаниях Тесла писал, что им двигало «не только желание развлечься, но и неудачи в достижении намеченной цели».^[13] Выигрыши он всегда раздавал проигравшим, за что вскоре прослыл чудаком. В конце концов он настолько сильно проигрался, что его матери пришлось взять в долг у своей приятельницы. С тех пор он никогда больше не играл в карты.

17 (29) апреля 1879 умер отец Николы.

Тесла устроился преподавателем в реальную гимназию в Госпиче, ту, в которой он учился. Работа в Госпиче его не устраивала. У семьи было мало денег, и только благодаря финансовой помощи от двух своих дядей, Петара и Павла Мендич, молодой Тесла смог в январе 1880 года уехать в Прагу, где поступил на философский факультет Пражского университета.

Он проучился всего один семестр и был вынужден искать работу.

Венгрия, Германия и Франция

До 1882 года Тесла работал инженером-электриком в Венгерской правительственной телеграфной компании в Будапеште, которая в то время занималась проведением телефонных линий и строительством центральной телефонной станции. В феврале 1882 года Тесла придумал как можно было бы использовать в электродвигателе явление, позже получившее название вращающегося магнитного поля.

Работа в телеграфной компании не давала Тесле осуществить свои замыслы по созданию электродвигателя переменного тока. В конце 1882 года он устроился в Континентальную компанию Эдисона (Continental Edison Company) в Париже. Одной из наиболее крупных работ компании было сооружение электростанции для железнодорожного вокзала в Страсбурге. В 1883 году Никола переселился в Страсбург, где сумел успешно решить ряд проблем и исправить ошибки, допущенные при строительстве электростанции. Одновременно он работал над изготовлением модели нового двигателя. Страсбургский чиновник заинтересовался деятельностью Теслы и даже помог ему показать работающий прототип нескольким предпринимателям, но никто из них не решился профинансировать дальнейшую работу изобретателя.

23-летний Никола Тесла

Весной 1884 года электростанция была закончена, и Тесла вернулся в Париж, ожидая от компании премии в размере 25 тыс. долларов. Попробовав получить причитающиеся ему премиальные, он понял, что этих денег ему не получить и, оскорблённый, уволился^[13].

Один из первых биографов изобретателя Б. Н. Ржонсницкий^[14] утверждает: «Первая мысль его была поехать в Петербург, так как в России в те годы были сделаны многие важные для развития электротехники открытия и изобретения. Имена Павла Николаевича Яблочкова, Дмитрия Александровича Лачинова, Владимира Николаевича Чиколева и других были хорошо известны электрикам всех стран, статьи их печатались в наиболее распространенных электротехнических журналах мира и, несомненно, были известны и Тесле»^[13]. Но в последний момент один из администраторов Континентальной компании, Чарлз Бечлор (англ. Charles Batchelor), уговорил Николу вместо России отправиться в США. Бечлор написал рекомендательное письмо Эдисону, своему личному другу:

«Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Вы ещё будете мне благодарны, мистер Эдисон, за то, что я не пожалел нескольких часов для убеждения этого молодого человека отказаться от мысли ехать в Петербург. Я знаю двух великих людей — один из них вы, второй — этот молодой человек.»^[13].

В биографиях Теслы других авторов о желании Теслы ехать в Россию ничего не говорится, а текст записки приводится лишь из одного (последнего) предложения. Впервые о записке упоминает первый крупный биограф Теслы Джон О’Нейл. Документально зафиксированного текста записки нет. Современный автор, доктор философии Марк Сейфер, полагает, что записки как таковой могло и не существовать.

Америка

Работа у Эдисона

Н. Тесла с «Теорией натуральной философии…» Руджера Бошковича на фоне катушки ВЧ трансформатора в своей лаборатори на Хаустон-стрит

6 июля 1884 года Тесла прибыл в Нью-Йорк. ^[15] Он устроился на работу в компанию Томаса Эдисона (Edison Machine Works) в качестве инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Эдисон довольно холодно воспринимал новые идеи Теслы и всё более открыто высказывал неодобрение направлению личных изысканий изобретателя. Весной 1885 года Эдисон пообещал Тесле 50 тыс. долларов (по тем временам сумма, примерно эквивалентная 1 млн современных долларов^[16]), если у него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном. ^[17] Никола активно взялся за работу и вскоре представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики. Одобрив все усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал Тесле, заметив, что эмигрант пока плохо понимает американский юмор. Оскорблённый Тесла немедленно уволился.^[18]

Лаборатория в Нью-Йорке

Проработав всего год в компании Эдисона, Тесла приобрёл известность в деловых кругах. Узнав о его увольнении, группа электротехников предложила Николе организовать свою компанию, связанную с вопросами электрического освещения. Проекты Теслы по использованию переменного тока их не воодушевили, и тогда они изменили первоначальное предложение, ограничившись лишь предложением разработать проект дуговой лампы для уличного освещения. Через год проект был готов. Вместо денег предприниматели предложили изобретателю часть акций компании, созданной для эксплуатации новой лампы. Такой вариант не устроил изобретателя, компания же в ответ постаралась избавиться от него, попытавшись оклеветать и опорочить Теслу ^[13].

С осени 1886 года и до весны молодой изобретатель вынужден был перебиваться на подсобных работах. Он занимался рытьём канав, «спал, где придётся, и ел, что найдёт». В этот период он подружился с находившемся в подобном же положении инженером Брауном, который смог уговорить нескольких своих знакомых оказать небольшую финансовую поддержку Тесле. В апреле 1887 года созданная на эти деньги «Тесла арк лайт компани» начала заниматься обустройством уличного освещения новыми дуговыми лампами. Вскоре перспективность компании была доказана большими заказами из многих городов США. Для самого изобретателя компания была лишь средством к достижению заветной цели ^[13].

Под офис своей компании в Нью-Йорке Тесла снял дом на Пятой авеню (англ. Fifth Avenue) неподалёку от здания, занимаемого компанией Эдисона. Между двумя компаниями развязалась острая конкурентная борьба, известная в Америке под названием «Война токов» (War of Currents).

В июле 1888 года известный американский промышленник Джордж Вестингауз выкупил у Теслы более 40 патентов, заплатив в среднем по 25 тысяч долларов за каждый. Вестингауз также пригласил изобретателя в роли консультанта на заводах в Питсбурге, где разрабатывались промышленные образцы машин переменного тока. Работа не приносила изобретателю удовлетворения, мешая появлению новых идей. Несмотря на уговоры Вестингауза, через год Тесла вернулся в свою лабораторию в Нью-Йорке.

Вскоре после возвращения из Питсбурга Никола Тесла съездил в Европу, где посетил Всемирную выставку 1889 года, проходившую в Париже; навестил свою мать и сестру Марицу ^[13].

В 1888—1895 годах Тесла занимался исследованиями магнитных полей и высоких частот в своей лаборатории. Эти годы были наиболее плодотворными: он получил множество патентов. Руководство Американского института электроинженеров (American Institute of Electrical Engineers) пригласило Теслу прочитать лекцию о своих работах. 20 мая 1892 года он выступил перед аудиторией, включавшей выдающихся электротехников того времени, и имел большой успех.

13 марта 1895 года в лаборатории на Пятой авеню случился пожар. Здание сгорело до основания, уничтожив самые последние достижения изобретателя — механический осциллятор, новый метод электрического освещения, новый метод беспроволочной передачи сообщений на далёкие расстояния и метод исследования природы электричества. Сам Тесла заявил, что по памяти может восстановить все свои открытия.

Финансовую помощь изобретателю оказала «Компания Ниагарских водопадов». Благодаря Эдварду Адамсу у Теслы появилось 100 000 долларов на обустройство новой лаборатории. Уже осенью исследования возобновились по новому адресу: Хаустон-стрит, 46. В конце 1896 года Тесла добился передачи радиосигнала на расстояние 30 миль (48 км.) ^[13].

Колорадо Спрингс

Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс. Начало 1900 годов

Согласно предположению Теслы, наибольшей интенсивности стоячие волны из Колорадо Спрингс достигали возле острова Амстердам в Индийском океане. Как видно по карте магнитного поля Земли в Колорадо, лаборатория Теслы располагалась в зоне наибольшей геомагнитной активности

В мае 1899 года по приглашению местной электрической компании Тесла переехал в курортный городок Колорадо Спрингс (англ. Colorado Springs) в штате Колорадо. Городок располагался на обширном плато на высоте 2000 м. Сильные грозы были нередки в этих местах ^[13].

В Колорадо Спрингс Тесла организовал небольшую лабораторию. Спонсором на этот раз был владелец отеля «Уолдорф-Астория», выделивший на исследования 30 000 долларов. Для изучения гроз Тесла сконструировал специальное устройство, представляющее собой трансформатор, один конец первичной обмотки которого был заземлён, а второй соединялся с металлическим шаром на выдвигающемся вверх стержне. Ко вторичной обмотке подключалось чувствительное самонастраивающееся устройство, соединённое с записывающим прибором. Это устройство позволило Николе Тесле изучать изменения потенциала Земли, в том числе и эффект стоячих электромагнитных волн, вызванный грозовыми разрядами в земной атмосфере (через пять с лишним десятилетий этот эффект был подробно исследован и позднее стал известен как «Резонанс Шумана»). Наблюдения навели изобретателя на мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на значительные расстояния.

Следующий эксперимент Тесла направил на исследование возможности самостоятельного создания стоячей электромагнитной волны. Кроме множества индукционных катушек и прочего оборудования он спроектировал «усиливающий передатчик». На огромное основание трансформатора были намотаны витки первичной обмотки. Вторичная обмотка соединялась с 60-метровой мачтой и заканчивалась медным шаром метрового диаметра. При пропускании через первичную катушку переменного тока в несколько тысяч вольт во вторичной катушке возникал ток с напряжением в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц.

При проведении эксперимента были зафиксированы грозоподобные разряды, исходящие от металлического шара. Длина некоторых разрядов достигала почти 4,5 метров, а гром был слышен на расстоянии до 24 км. Первый запуск эксперимента прервался из-за сгоревшего генератора на электростанции в Колорадо Спрингс, который был источником тока для первичной обмотки «усиливающего передатчика». Тесла вынужден был прекратить эксперименты и самостоятельно заниматься ремонтом вышедшего из строя генератора. Через неделю эксперимент был продолжен.

На основании эксперимента Тесла сделал вывод о том, что устройство позволило ему генерировать стоячие волны, которые сферически распространялись от передатчика, а затем с возрастающей интенсивностью сходились в диаметрально противоположной точке земного шара, где-то около островов Амстердам и Св. Павла в Индийском океане.

Свои заметки и наблюдения от опытов в лаборатории в Колорадо Спрингс Никола Тесла заносил в дневник, который позднее был опубликован под названием «Colorado Springs Notes, 1899—1900».

Осенью 1899 года Тесла вернулся в Нью-Йорк.

Проект «Уорденклиф»

В 60 км севернее Нью-Йорка на острове Лонг-Айленд Никола Тесла приобрёл участок земли, граничащий с владениями Чарльза Вардена. Участок площадью 0,8 км² находился на значительном удалении от поселений. Здесь Тесла планировал построить лабораторию и научный городок. По его заказу архитектором В. Гроу был разработан проект радиостанции — 47-метровой деревянной каркасной башни с медным шаром наверху. Сооружение подобной конструкции из дерева порождало множество сложностей: из-за массивного шара центр тяжести здания сместился вверх, лишая конструкцию устойчивости. С трудом удалось найти строительную компанию, взявшуюся за реализацию проекта. Строительство башни завершилось в 1902 году. Тесла поселился в небольшом коттедже неподалёку.

Изготовление необходимого оборудования затянулось, поскольку финансировавший его промышленник Джон Пирпонт Морган разорвал контракт после того, как узнал, что вместо практических целей по развитию электрического освещения Тесла планирует заниматься исследованиями беспроводной передачи электричества. Узнав о прекращении Морганом финансирования проектов изобретателя, другие промышленники также не захотели иметь с ним дела. Тесла вынужден был прекратить строительство, закрыть лабораторию и распустить штат сотрудников. Расплачиваясь с кредиторами, Тесла вынужден был продать земельный участок. Башня оказалась заброшенной и простояла до 1917 года, когда федеральные власти заподозрили, что немецкие шпионы используют её в своих целях. Недостроенный проект Теслы взорвали^[19].

После «Уорденклифа»

После 1900 года Тесла получил множество других патентов на изобретения в различных областях техники (электрический счётчик, частотомер, ряд усовершенствований в радиоаппаратуре, паровых турбинах и пр.)

Летом 1914 года Сербия оказалась в центре событий, повлекших начало Первой мировой войны. Оставаясь в Америке, Тесла принимал участие в сборе средств для сербской армии. Тогда же он начинает задумываться о создании супероружия: «Придет время, когда какой-нибудь научный гений придумает машину, способную одним действием уничтожить одну или несколько армий.»^[20]

В 1915 году в газетах писали, что Тесла был номинирован на Нобелевскую премию по физике. Одновременно был заявлен и Томас Эдисон. Изобретателям предлагалось разделить премию на двоих. По утверждениям некоторых источников, взаимная неприязнь изобретателей привела к тому, что оба отказались от неё, таким образом отвергнув любую возможность разделения премии.^[21]. В действительности Эдисону в 1915 не предлагали премии, хотя и номинировали на нее, а Теслу впервые номинировали в 1937 году.^[22]

18 мая 1917 года Тесле была вручена медаль Эдисона, хотя сам он решительно отказывался от её получения.

В 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок. Он также выдвигал теорию об энергетическом поле Земли, которое называл «эфиром».

В 1917—1926 годах Никола Тесла работал в разных городах Америки. С лета 1917 до ноября 1918 года он работал на «Пайл Нэшнл» в Чикаго; в 1919—1922 годах был в Милуоки с Эллисом Чалмерсом; последние месяцы 1922 года прошли в Бостонской «Уолтем Уотч Компани», а в 1925—1926 годах в Филадельфии Тесла разрабатывал для «Бадд Компани» бензиновую турбину.

В 1934 году в журнале Scientific American была опубликована вызвавшая широкий резонанс в научных кругах статья Теслы, в которой он подробно рассмотрел пределы возможности получения сверхвысоких напряжений путем зарядки шарообразных емкостей статическим электричеством от трущихся ремней и высказал сомнение в том, что разряды этого электростатического генератора смогут помочь в исследованиях строения атомного ядра.

Смерть

Уже в преклонном возрасте Теслу сбила легковая машина, он получил перелом рёбер. Болезнь вызвала острое воспаление лёгких, перешедшее в хроническую форму. Тесла оказался прикован к постели.

В Европе началась война. Тесла глубоко переживал за свою родину, оказавшуюся в оккупации, неоднократно обращаясь с горячими призывами в защиту мира ко всем славянам (в 1943 году, уже после его смерти, первой гвардейской дивизии народно-освободительной армии Югославии за проявленное мужество и героизм было присвоено имя Николы Теслы).

1 января 1943 года Элеонора Рузвельт, супруга президента США, выразила пожелание навестить больного Теслу. Посол Сербии в США Сава Косанович (приходившийся племянником Тесле), посетил его 5 января и договорился о встрече. Он был последним, кто общался с Теслой ^[13].

Умер Тесла в ночь с 7 на 8 января 1943 года^[23]. Тесла всегда требовал, чтобы ему никто не мешал, на дверях его гостиничного номера в Нью-Йорке даже висела специальная табличка. Тело было обнаружено горничной и директором отеля «Нью-Йоркер» лишь спустя 2 дня после смерти. 12 января тело кремировали, и урну с прахом установили на Фернклиффском кладбище в Нью-Йорке^[24]. Позже она была перенесена в Музей Николы Теслы в Белграде.

В отеле ФБР провело обыск, изъяло все бумаги, связанные с научной деятельностью физика. Было заявлено, что его записи чисто философские и их нельзя реализовать.

Изобретения и научные работы

Переменный ток

С 1889 года Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в том числе индукторного типа) и высокочастотный трансформатор (трансформатор Теслы, 1891), создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники — техники ВЧ.

В ходе исследований токов высокой частоты Тесла уделял внимание и вопросам безопасности. Экспериментируя на своём теле, он изучал влияние переменных токов различной частоты и силы на человеческий организм. Многие правила, впервые разработанные Теслой, вошли в современные основы техники безопасности при работе с ВЧ-токами. Он обнаружил, что при частоте тока свыше 700 периодов в секунду болевое воздействие на нервные окончания прекращает восприниматься. Электротехнические аппараты, разработанные Теслой для медицинских исследований, получили широкое распространение в мире.

Эксперименты с высокочастотными токами большого напряжения (до 2 млн вольт) привели изобретателя к открытию способа очистки загрязнённых поверхностей. Аналогичное воздействие токов на кожу показало, что таким образом возможно удалять мелкую сыпь, очищать поры и убивать микробы. Данный метод используется в современной электротерапии.

Теория полей

В 1888 году Тесла (независимо от Г. Феррариса и несколько ранее его) дал строгое научное описание сути явления вращающегося магнитного поля. В том же году Тесла получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. С использованием двухфазной системы, которую он считал наиболее экономичной, в США был пущен ряд промышленных электроустановок, в том числе Ниагарская ГЭС (1895), крупнейшая в те годы ^[13].

Радио

Тесла одним из первых запатентовал способ надёжного получения токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Патент U.S. Patent 447920 (англ.), выданный в США 10 марта 1891 года, описывал «Метод управления дуговыми лампами» («Method of Operating Arc-Lamps»), в котором генератор переменного тока производил высокочастотные (по меркам того времени) колебания тока порядка 10 000 Гц. Запатентованной инновацией стал метод подавления звука, производимого дуговой лампой под воздействием переменного или пульсирующего тока, для чего Тесла придумал использовать частоты, находящиеся за рамками восприятия человеческого слуха. По современной классификации генератор переменного тока работал в интервале очень низких радиочастот.

Тесла демонстрирует принципы радиосвязи, 1891 г.

В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну.

Резонанс

Катушки Тесла до сих пор иногда используются именно для получения искусственных молний. В 1998 году инженер из Стенфорда Грег Лей продемонстрировал публике эффект «молнии по заказу», стоя в металлической клетке под гигантским контуром Тесла и управляя молниями с помощью металлической «волшебной палочки». Недавно он развернул кампанию по сбору средств на строительство ещё двух «башен Тесла» на юго-западе США. Проект обойдётся в 6 миллионов долларов. Однако укротитель молний надеется вернуть расходы, продав установку Федеральному управлению авиации. С помощью неё авиаторы смогут изучать, что происходит с самолётами, попавшими в грозу.

Увековечение памяти

В центре Загреба, столицы Хорватии, есть улица имени Николы Теслы и расположенный на ней памятник ему.

В честь 150 летия 2006 год в Сербии провозглашён годом Теслы. В Белграде (Сербия) аэропорт Сурчин теперь называется «Никола Тесла».

Также памятник ему установлен около здания Белградского Университета.

Тесла на деньгах

Сербские банкноты

Наследие

«Человек, опередивший время»?

Современное применение идей Теслы

Музей в Белграде

Музей Николы Тесла [6] расположен в центральной части Белграда.

Художественные фильмы

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В фильме Кристофера Нолана «Престиж» (2006), снятому по одноимённой книге Кристофера Приста, роль Николы Теслы исполнил Дэвид Боуи. По сюжету, Тесла создаёт для одного из героев машину, позволяющую показывать невиданный трюк телепортации.

Личность Николы Теслы

Интересы

Странности

Он панически боялся микробов, постоянно мыл руки и в отелях требовал до 18 полотенец в день. Если во время обеда на стол садилась муха, заставлял официанта принести новый заказ. Поселялся в отеле только в том случае, если номер его апартаментов был кратен трём.
Фобии и навязчивые состояния сочетались у Теслы с поразительной энергией. Прогуливаясь по улице, он мог во внезапном порыве сделать сальто. Он часто гулял в парке и читал наизусть «Фауста» Гёте, и в эти моменты его осеняли блестящие технические идеи. С другой стороны, у него обнаруживался необъяснимый дар предвидения. Однажды, провожая друзей после вечеринки, он уговорил их не садиться в подходивший поезд и этим спас им жизнь — поезд действительно сошёл с рельсов, и многие пассажиры погибли или получили увечья…^[25]

Эксцентричная натура Теслы стала причиной множества слухов. Сторонники теорий заговора считают, что ЦРУ засекретило большую часть его разработок и до сих пор скрывает их от мировой научной общественности. Опытам Теслы приписывали связь с проблемой Тунгусского метеорита, «эксперименту Филадельфия» — превращения большого военного корабля США со всей его командой в невидимый объект и т. п.

Отношения к людям

По оценке Ржосницкого, «Тесла по складу своего характера не мог и не умел работать в коллективе».

Тесла никогда не был женат. По его словам, невинность в значительной мере помогала его научным способностям^[26]. Тем не менее, он пользовался большой популярностью среди женщин и многие были в него влюблены.

Философские взгляды Теслы

Мифы и легенды

Ореол, окружающий личность и открытия Теслы, способствовал распространению всевозможных утверждений, носящих, как правило, полумифический характер. Подобные утверждения не поддаются проверке по причине отсутствия документов, что не мешает, однако, приписывать Тесле прямое или косвенное отношение ко многим загадкам XX века.

Бумаги Теслы

Как только стало известно о смерти Теслы, спецотдел ФБР, занимавшийся хранением собственности иностранных граждан (Alien Property Custodian), выслал сотрудников, которые изъяли все бумаги, найденные ими в номере. ФБР подозревало, что ещё за несколько лет до смерти Тесла некоторые бумаги были выкрадены германской разведкой и могли быть использованы для создания немецких летающих тарелок^[27]. Желая предотвратить повторения этого инцидента, ФБР засекретило все обнаруженные ими бумаги.

В книге^[27] писателя Тима Шварца, упоминается, что в других отелях, где Тесла снимал номера, также оставались его личные вещи. Часть из них утеряны, более 12 ящиков с вещами были проданы для оплаты счетов Теслы. Также Тим Шварц уверяет, что в 1976 году четыре невзрачных коробки с бумагами были выставлены на аукционе неким Майклом Борнесом (Michael P. Bornes), книготорговцем из Манхеттена. Дейл Элфри (Dale Alfrey) приобрёл их за 25 долларов, не зная, что это за бумаги. Позже выяснилось, что это лабораторные журналы и бумаги Николы Теслы, в которых описывались враждебные инопланетные существа, способные контролировать человеческий мозг.

Многие читатели подвергли сомнению утверждения Тима Шварца, воспринимая книгу как попытку устроить сенсацию^[28].

Филадельфийский эксперимент

Говорить о непосредственном участии Теслы в этом гипотетическом событии вряд ли возможно по причине несовпадения дат жизни Теслы и времени проведения предполагаемого эксперимента, поскольку сам Тесла умер ещё до его начала — 7 января 1943, в то время как предполагается, что эксперимент был проведён только 28 октября 1943 года.

Электромобиль Теслы

В 1931 году Никола Тесла продемонстрировал действующий прототип электромобиля, движущегося без каких-либо традиционных источников тока.

При поддержке компаний General Electric и Pierce-Arrow, он заменил традиционный двигатель сгорания у предоставленного ему нового автомобиля Pierce-Arrow на электродвигатель (80 л.с., 1800 об./мин). Из радиодеталей, купленных в обыкновенном магазине, Тесла собрал устройство размером 60x30x15 см, из которого торчали два стержня. Присоединив провода, идущие от устройства к контактам электродвигателя, Никола Тесла сел в автомобиль и поехал.

Лучевое оружие

Американское агентство DARPA в 1958 году якобы попыталось^[29] создать легендарные «лучи смерти» Теслы в ходе проекта «Качели» (англ. Seesaw), который проводился в Ливерморской национальной лаборатории. В 1982 году проект был прерван в связи с рядом неудач и превышением бюджета^[30].

Энергетическое оружие

Тунгусский метеорит

Гипотеза о связи Николы Теслы с Тунгусским метеоритом в России сравнительно новая. Её появление датируется концом XX — началом XXI века^[31].

Согласно этой гипотезе, в день наблюдения Тунгусского феномена (30 июня 1908 года) Никола Тесла проводил опыт по передаче энергии «по воздуху». За несколько месяцев до взрыва Тесла утверждал, что сможет осветить дорогу к Северному полюсу экспедиции знаменитого путешественника Роберта Пири. Кроме того, сохранились записи в журнале библиотеки Конгресса США, что он спрашивал карты «наименее заселённых частей Сибири».

Примечания

Медаль Югославского общества «Никола Тесла», которой был награждён Б. Н. Ржонсницкий. 1960

1. ↑ ученик Теслы Бернард Дж. Истлунд
2. ↑ http://www.krugosvet.ru/articles/51/1005165/1005165a1.htm
3. ↑ «Tesla, Nikola». Encyclopædia Britannica from Encyclopædia Britannica 2007 Ultimate Reference Suite.
4. ↑ Title of a biography by Robert Lomas (seen)
5. ↑ Seifer, «Wizard: The Life and Times of Nikola Tesla», book synopsis
6. ↑ http://news.suc.org/people/tesla/index.html
7. ↑ Harnessing the Wheelwork of Nature: Tesla’s Science of Energy by Thomas Valone
8. ↑ «Он был человеком необыкновенным. Он был славянским учёным, который изобрёл для человечества столько необходимых вещей, что, наверное, он является одним из самых больших учёных во всей мировой истории», — Александр Попович, министр культуры и экологии (Сербия) [1] [2]
9. ↑ «Работы многих учёных устаревают уже во время их жизни из-за быстрого развития науки и технологий. Тесла был редким примером учёного, чьи работы живут в трёх веках. Он наперёд знал, как будет развиваться наука», — Бранко Ковачевич, декан электротехнического факультета Белградского университета (Сербия) [3] [4]
10. ↑ Тесла — по-сербски и на многих славянских языках — плотник
11. ↑ Dommermuth-Costa, Carol, Nikola Tesla: A Spark of Genius, pp. 11-12. 1994. ISBN
12. ↑ Margaret Cheney, Robert Uth, and Jim Glenn, «Tesla, Master of Lightning». Barnes & Noble Publishing, 1999. ISBN 0760710058.
13. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11} Ржонсницкий Б. Н. Никола Тесла. М.: «Молодая гвардия». 1959. — См. список литературы
14. ↑ Первую статью о Н. Тесле Б. Н. Ржонсницкий опубликовал в 1956 году.
15. ↑ «Master of Lightning» by Public Broadcasting Service. Website.
16. ↑ $50 000 (1885 г.) = $1 082 008 (2006 г.) The Inflation Calculator (англ.)
17. ↑ Cheney, Margaret [1979] (2001). Tesla: Man Out of Time. Simon and Schuster. ISBN 0743215362.
18. ↑ «Tesla Says Edison was an Empiricist. Electrical Technician Declares Persistent Trials Attested Inventor’s Vigor. ‘His Method Inefficient’ A Little Theory Would Have Saved Him 90 % of Labor, Ex-Aide Asserts. Praises His Great Genius.», New York Times, October 19, 1931. «Nikola Tesla, one of the world’s outstanding electrical technicians, who came to America in 1884 to work with Thomas A. Edison, specifically in the designing of motors and generators, recounted yesterday some of …»
19. ↑ U. S. Blows Up Tesla Radio Tower // The Electrical Experimenter, September, 1917, page 293. (англ.) — текст заметки 1917 года о сносе башни Тесла
20. ↑ Запись в дневнике Теслы, цитата по Б. Ржонсницкому
21. ↑ По материалам статьи en:Nikola_Tesla#_ref-56 со ссылкой на O’Neill, «Prodigal Genius» pp228-229
22. ↑ Сойфер, Абсолютное оружие Америки
23. ↑ http://www.pilot92-tesla.siteedit.ru/page1
24. ↑ http://www.ntpo.com/invention/invention3/20.shtml
25. ↑ Голубев. А. Повелитель молний // Алфавит. 09.02.2003
26. ↑ Nikola Tesla. NNDB. Проверено 17 июня 2007.
27. ↑ ^{1 2} Tim Swartz The Lost Journals of Nikola Tesla : Haarp — Chemtrails and Secret of Alternative 4(англ.) — 2000. ISBN 1892062135
28. ↑ Читательские рецензии на книгу(англ.)
29. ↑ http://www.mirf.ru/Articles/art716.htm
30. ↑ Dr-Nikola-Tesla-aitrui (англ.)
31. ↑ В статье «Тунгусский метеорит и время: 101-я гипотеза тайны века» временем появления этой гипотезы считается 1996 год (автором идеи называется предсказатель Манфред Димде), тогда как в статье [5] утверждается, что идея прозвучала в 2000 году в телепередаче Александра Гордона

Источники

Книги и журналы

Ю. В. Мазурин. Никола Тесла — славянский гений.

В. Абрамович. Метафизика и космология учёного Николы Теслы. (297 КБ)

Документальные фильмы

Интернет

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.