日前,江西景德镇一名中学物理教师走红,他在课堂上展示了特斯拉电圈,惊呆了台下的学生。
由网友晒出的视频中,该老师随后将班上同学呼喊起来,经过一番调整,让同学自己用手感受线圈发出的闪电。
尽管在电流的作用下已经麻木了,但是同学们还是真真切切地感受到了“闪电”,非常激动。对这种教育方式,网友纷纷评论:好老师真能把教学做得很有趣,给人点赞!
实际上,特斯拉线圈是一种谐振变压器,其工作原理简单,带两级升压线圈,可将220V家庭用电压提升到数万伏甚至数十万伏,然后通过放电终端进行放电。因为电压高,放电时产生的火花就像小闪电一样。另外一方面,特斯拉线圈包含一个LC振荡环,所以在放电终端产生的交流电具有很高的频率。
就拿家用工频50Hz交流电来说,特斯拉线圈的放电终端机可以达到100kHz至1.5MHz,也就是工频的2000-30000倍。所以特斯拉线圈能够产生超高压低电流、高频交流电。
一种小型特斯拉线圈的物理结构应由以下几个模块组成:感应线圈模块,点火模块,电容模块,变压器模块,互感模块。其中电容器部分要求至少有两个大容量电容,互感器部分要求减少初级线圈的圈数,以保证提高电压的能力。
将线圈放电后,电能通过变压线圈耦合到大容量电容阵。当电容充电过程持续时,电容二级电势差会不断增加,当该电容二级电势差超过击穿电压值时,电容二级电容就会被点燃,从而在电容阵列与主线圈之间形成一个闭合回路,利用电磁效应将电能通过耦合电路由主线圈耦合到副线圈。
采用特斯拉线圈可将一般交流电压耦合到高频高压范围内,因此使用该线圈时应注意防护,以免发生意外。