टेस्ला कॉइल: इतिहास, यह कैसे काम करता है, इसके लिए क्या है - शारीरिक - 2025

टेस्ला का तार एक घुमावदार एक उच्च वोल्टेज के रूप में है कि काम करता है, उच्च आवृत्ति जनरेटर है। इसका आविष्कार भौतिक विज्ञानी निकोला टेस्ला (1856 - 1943) ने किया था, जिन्होंने 1891 में इसका पेटेंट कराया था।

चुंबकीय प्रेरण ने टेस्ला को कंडक्टरों के हस्तक्षेप के बिना विद्युत ऊर्जा संचारित करने की संभावना के बारे में सोचा। इसलिए, वैज्ञानिक और आविष्कारक का विचार एक ऐसा उपकरण बनाना था जो केबलों का उपयोग किए बिना बिजली को स्थानांतरित करने के लिए काम करेगा। हालांकि, इस मशीन का उपयोग बहुत ही अक्षम है, इसलिए इस उद्देश्य के लिए इसे जल्द ही छोड़ दिया गया।

चित्रा 1. टेस्ला कॉइल के साथ प्रदर्शन। स्रोत: पिक्साबे

फिर भी, टेस्ला कॉइल को अभी भी कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों के साथ पाया जा सकता है, जैसे कि तोरण में या भौतिकी प्रयोगों में।

इतिहास

हर्ट्ज़ के प्रयोगों के प्रकाश में आने के कुछ समय बाद ही टेस्ला द्वारा तार का निर्माण किया गया था। टेस्ला ने स्वयं इसे "विद्युत ऊर्जा संचारित करने के लिए उपकरण" कहा। टेस्ला यह साबित करना चाहता था कि बिजली को बिना तारों के प्रसारित किया जा सकता है।

अपनी कोलोराडो स्प्रिंग्स प्रयोगशाला में, टेस्ला ने अपने निपटान में एक एंटीना से जुड़ी 16 मीटर की एक विशाल कुंडली बनाई। डिवाइस का उपयोग ऊर्जा संचरण प्रयोगों का संचालन करने के लिए किया गया था।

टेस्ला कॉइल के साथ प्रयोग।

एक अवसर पर इस कॉइल के कारण एक दुर्घटना हुई थी जिसमें 10 किलोमीटर दूर स्थित एक बिजली संयंत्र से डायनेमो जला दिया गया था। विफलता के परिणामस्वरूप, डायनेमो की विंडिंग के चारों ओर विद्युत आर्क उत्पन्न हुए।

उस हतोत्साहित टेस्ला में से कोई भी, जो कई कुंडल डिजाइनों के साथ प्रयोग करना जारी रखता था, जिसे अब उसके नाम से जाना जाता है।

यह कैसे काम करता है?

प्रसिद्ध टेस्ला कॉइल कई डिजाइनों में से एक है जिसे निकोला टेस्ला ने बिना तारों के बिजली प्रसारित करने के लिए बनाया है। मूल संस्करण आकार में बड़े थे और उच्च वोल्टेज और उच्च वर्तमान स्रोतों का उपयोग करते थे।

स्वाभाविक रूप से आज बहुत छोटे, कॉम्पैक्ट और होममेड डिज़ाइन हैं जो हम अगले भाग में बताएंगे और समझाएंगे।

चित्रा 2. बुनियादी टेस्ला कॉइल के योजनाबद्ध। स्रोत: स्व बनाया

टेस्ला कॉइल के मूल संस्करणों पर आधारित एक डिज़ाइन ऊपर की आकृति में दिखाया गया है। पिछले आंकड़े में विद्युत आरेख को तीन खंडों में विभाजित किया जा सकता है।

स्रोत (एफ)

स्रोत में एक वैकल्पिक चालू जनरेटर और एक उच्च लाभ ट्रांसफार्मर होता है। स्रोत का उत्पादन आमतौर पर 10,000 V और 30,000 V के बीच होता है।

पहला एलसी 1 अनुनाद सर्किट

इसमें एक स्विच S होता है जिसे "स्पार्क गैप" या "एक्सप्लोसोर" के रूप में जाना जाता है, जो सर्किट को बंद कर देता है जब एक स्पार्क इसके सिरों के बीच कूदता है। LC सर्किट 1 में कैपेसिटर C1 और सीरीज़ में एक कॉइल L1 भी होता है।

दूसरा गुंजयमान सर्किट LC 2

नियंत्रण रेखा सर्किट 2 में एक कॉइल L2 होता है जो कि टर्न ले 1 और कैपेसिटर C2 के सापेक्ष लगभग 100 से 1 होता है। कैपेसिटर सी 2 जमीन के माध्यम से कॉइल एल 2 से जोड़ता है।

एल 2 कॉइल आमतौर पर गैर-प्रवाहकीय सामग्री जैसे कि सिरेमिक, ग्लास या प्लास्टिक की एक ट्यूब पर एक इन्सुलेट तामचीनी के साथ एक तार घाव है। कुंडल एल 1, हालांकि आरेख में इस तरह नहीं दिखाया गया है, कुंडल एल 2 पर घाव है।

कैपेसिटर सी 2, सभी कैपेसिटर की तरह, दो धातु प्लेटों के होते हैं। टेस्ला कॉइल में, सी 2 प्लेटों में से एक आमतौर पर एक गोलाकार या टॉरोइडल गुंबद के आकार का होता है और एल 2 कॉइल के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है।

C2 का अन्य बोर्ड आस-पास का वातावरण है, उदाहरण के लिए एक धातु के पेडस्टल को एक गोले में समाप्त किया गया और L2 के दूसरे छोर के साथ सर्किट को बंद करने के लिए जमीन से जुड़ा, जो जमीन से भी जुड़ा हुआ है।

कारवाई की व्यवस्था

जब एक टेस्ला कॉइल को चालू किया जाता है, तो उच्च वोल्टेज स्रोत संधारित्र C1 को चार्ज करता है। जब यह पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टेज तक पहुंच जाता है, तो यह स्विच एस (स्पार्क गैप या विस्फोटक) में एक स्पार्क जंप करता है, जो प्रतिध्वनि I को बंद करता है।

तब कैपेसिटर C1 कॉइल L1 के माध्यम से एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र भी कुंडल L2 से होकर गुजरता है और कुंडल L2 पर एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है।

क्योंकि L2 L1 की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक है, L2 के पार विद्युत वोल्टेज L1 के मुकाबले 100 गुना अधिक है। और चूंकि एल 1 में वोल्टेज 10,000 वोल्ट के क्रम का है, तो एल 2 में यह 1 मिलियन वोल्ट होगा।

L2 में संचित चुंबकीय ऊर्जा को संधारित्र C2 में विद्युत ऊर्जा के रूप में स्थानांतरित किया जाता है, जब यह एक लाख वोल्ट के क्रम के अधिकतम वोल्टेज मूल्यों तक पहुंचता है, हवा को आयनित करता है, एक चिंगारी पैदा करता है और जमीन के माध्यम से अचानक छुट्टी दे दी जाती है। प्रति सेकंड 100 से 150 बार के बीच डिस्चार्ज होता है।

LC1 सर्किट को गुंजयमान कहा जाता है क्योंकि संधारित्र C1 में संचित ऊर्जा कॉइल L1 से गुजरती है और इसके विपरीत; वह है, एक दोलन होता है।

वही प्रतिध्वनि सर्किट LC2 में होता है, जिसमें कुंडल L2 की चुंबकीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा के रूप में संधारित्र C2 और इसके विपरीत में स्थानांतरित किया जाता है। यह कहना है, कि सर्किट में एक गोल यात्रा वर्तमान वैकल्पिक रूप से उत्पादित किया जाता है।

नियंत्रण रेखा सर्किट में प्राकृतिक दोलन आवृत्ति है

अनुनाद और पारस्परिक प्रेरण

जब एलसी सर्किट को आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा सर्किट की दोलन की प्राकृतिक आवृत्ति के समान आवृत्ति पर होती है, तो ऊर्जा हस्तांतरण इष्टतम होता है, जिससे सर्किट में अधिकतम प्रवर्धन उत्पन्न होता है। सभी दोलन प्रणालियों के लिए सामान्य यह घटना प्रतिध्वनि के रूप में जानी जाती है।

LC1 और LC2 सर्किट चुंबकीय रूप से युग्मित होते हैं, एक और घटना जिसे पारस्परिक प्रेरण कहा जाता है।

LC1 सर्किट से LC2 सर्किट और इसके विपरीत इष्टतम ऊर्जा हस्तांतरण के लिए, दोनों सर्किटों की प्राकृतिक दोलन आवृत्तियों का मेल होना चाहिए, और उन्हें उच्च वोल्टेज स्रोत की आवृत्ति से भी मेल खाना चाहिए।

यह दोनों सर्किट में समाई और अधिष्ठापन मूल्यों को समायोजित करके प्राप्त किया जाता है, ताकि दोलन आवृत्ति स्रोत आवृत्ति के साथ मेल खाती हो:

जब ऐसा होता है, तो स्रोत से बिजली कुशलता से LC1 सर्किट और LC1 से LC2 तक स्थानांतरित हो जाती है। दोलन के प्रत्येक चक्र में, प्रत्येक सर्किट में जमा होने वाली विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा बढ़ जाती है।

जब C2 के पार इलेक्ट्रिकल वोल्टेज पर्याप्त होता है, तो C2 को जमीन से डिस्चार्ज करके बिजली को बिजली के रूप में छोड़ा जाता है।

टेस्ला कॉइल का उपयोग करता है

इन कॉइल के साथ अपने प्रयोगों में टेस्ला का मूल विचार हमेशा तारों के बिना लंबी दूरी पर विद्युत ऊर्जा संचारित करने का एक तरीका था।

हालांकि, पर्यावरण के माध्यम से फैलाव द्वारा ऊर्जा के नुकसान के कारण इस पद्धति की कम दक्षता ने विद्युत ऊर्जा ऊर्जा संचारित करने के लिए अन्य साधनों की तलाश करना आवश्यक बना दिया। आज भी वायरिंग का उपयोग किया जाता है।

प्लाज्मा लैंप, जिसने टेस्ला के प्रयोग को विकसित करने में मदद की।

हालाँकि, निकोला टेस्ला के कई मूल विचार आज भी वायर्ड ट्रांसमिशन सिस्टम में मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, कम नुकसान के साथ केबलों पर संचरण के लिए विद्युत सबस्टेशन में कदम-अप ट्रांसफार्मर, और घर वितरण के लिए चरण-नीचे ट्रांसफार्मर, टेस्ला द्वारा तैयार किए गए थे।

बड़े पैमाने पर उपयोग नहीं होने के बावजूद, टेस्ला कॉइल उच्च-वोल्टेज विद्युत उद्योग में इन्सुलेटिंग सिस्टम, टावरों और अन्य विद्युत उपकरणों के परीक्षण के लिए उपयोगी बनी हुई है जो सुरक्षित रूप से कार्य करना चाहिए। उनका उपयोग विभिन्न शो में बिजली और चिंगारी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, साथ ही साथ कुछ भौतिकी प्रयोगों में भी।

बड़े टेस्ला कॉइल के साथ उच्च वोल्टेज प्रयोगों में सुरक्षा उपाय करना महत्वपूर्ण है। एक उदाहरण है, इन रीलों के साथ शो में भाग लेने वाले कलाकारों के लिए पर्यवेक्षकों और धातु की जालीदार सूटों की सुरक्षा के लिए फैराडे पिंजरों का उपयोग।

होममेड टेस्ला कॉइल कैसे बनाएं?

अवयव

टेस्ला कॉइल के इस लघु संस्करण में कोई उच्च वोल्टेज एसी स्रोत का उपयोग नहीं किया जाएगा। इसके विपरीत, पावर स्रोत 9 वी की बैटरी होगी, जैसा कि चित्र 3 में आरेख में दिखाया गया है।

चित्रा 3. एक मिनी टेस्ला कॉइल बनाने के लिए योजनाबद्ध। स्रोत: स्व बनाया

मूल टेस्ला संस्करण से अन्य अंतर एक ट्रांजिस्टर का उपयोग है। हमारे मामले में यह 2222A होगा, जो कम सिग्नल वाला एनपीएन ट्रांजिस्टर है, लेकिन तेज प्रतिक्रिया या उच्च आवृत्ति के साथ।

सर्किट में एक स्विच S, 3-टर्न प्राइमरी कॉइल L1 और सेकेंडरी कॉइल L2 275 में बदल जाता है, लेकिन यह 300 और 400 टर्न के बीच भी हो सकता है।

प्राथमिक कॉइल को प्लास्टिक इन्सुलेशन के साथ एक सामान्य तार के साथ बनाया जा सकता है, लेकिन द्वितीयक कॉइल को इन्सुलेट वार्निश के साथ कवर किए गए एक पतले तार की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर वाइंडिंग में उपयोग किया जाता है। घुमावदार एक कार्डबोर्ड या प्लास्टिक ट्यूब पर किया जा सकता है जो 3 और 4 सेमी व्यास के बीच है।

ट्रांजिस्टर का उपयोग करना

यह याद रखना चाहिए कि निकोला टेस्ला के समय में कोई ट्रांजिस्टर नहीं थे। इस मामले में ट्रांजिस्टर मूल संस्करण के "स्पार्क गैप" या "विस्फोटक" की जगह लेता है। ट्रांजिस्टर का उपयोग एक गेट के रूप में किया जाएगा जो वर्तमान के पारित होने की अनुमति देता है या नहीं। इसके लिए ट्रांजिस्टर को ध्रुवीकृत किया जाता है: संग्राहक c को धनात्मक टर्मिनल और बैटरी के ऋणात्मक टर्मिनल को emitter e।

जब बेस बी में सकारात्मक ध्रुवीकरण होता है, तो यह कलेक्टर से एमिटर तक वर्तमान के पारित होने की अनुमति देता है, और अन्यथा यह इसे रोकता है।

हमारी योजना में, आधार बैटरी के सकारात्मक से जुड़ा हुआ है, लेकिन ट्रांजिस्टर को जलाने वाली अतिरिक्त धारा को सीमित करने के लिए, 22 किलो ओम अवरोधक डाला जाता है।

सर्किट एक एलईडी डायोड भी दिखाता है जो लाल हो सकता है। इसका कार्य बाद में बताया जाएगा।

माध्यमिक कॉइल L2 के मुक्त छोर पर एक छोटी धातु की गेंद रखी जाती है, जिसे एल्यूमीनियम पन्नी के साथ एक पॉलीस्टीरिन बॉल या पिन पोंग बॉल को कवर करके बनाया जा सकता है।

यह गोला एक संधारित्र C की प्लेट है, दूसरी प्लेट पर्यावरण है। इसे ही परजीवी क्षमता के रूप में जाना जाता है।

कैसे मिनी टेस्ला कुंडल काम करता है

जब स्विच एस बंद होता है, तो ट्रांजिस्टर का आधार सकारात्मक रूप से पक्षपाती होता है, और प्राथमिक कॉइल का ऊपरी छोर भी सकारात्मक रूप से पक्षपाती होता है। तो एक वर्तमान अचानक प्रकट होता है जो प्राथमिक कॉइल से गुजरता है, कलेक्टर के माध्यम से जारी रहता है, एमिटर को छोड़ देता है, और बैटरी पर लौटता है।

यह वर्तमान बहुत कम समय में शून्य से अधिकतम मूल्य तक बढ़ता है, यही कारण है कि यह द्वितीयक कुंडल में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रेरित करता है। यह एक वर्तमान पैदा करता है जो एल 2 कॉइल के नीचे से ट्रांजिस्टर के आधार तक जाता है। यह वर्तमान अचानक आधार के सकारात्मक ध्रुवीकरण को रोकता है ताकि प्राथमिक प्रवाह के माध्यम से वर्तमान प्रवाह हो।

कुछ संस्करणों में एलईडी डायोड को हटा दिया जाता है और सर्किट काम करता है। हालांकि, इसे रखने से ट्रांजिस्टर बेस पूर्वाग्रह को काटने में दक्षता में सुधार होता है।

जब धारा घूमती है तो क्या होता है?

प्राथमिक सर्किट में तेजी से वर्तमान विकास के चक्र के दौरान द्वितीयक कॉइल में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल प्रेरित किया गया था। चूँकि प्राथमिक और द्वितीयक के बीच घुमावों का अनुपात 3 से 275 होता है, कुंडल L2 के मुक्त सिरे में जमीन के संबंध में 825 V का वोल्टेज होता है।

उपरोक्त के कारण, एक तीव्र विद्युत क्षेत्र कैपेसिटर C के गोले में उत्पन्न होता है जो नियॉन ट्यूब या फ्लोरोसेंट लैंप में कम दबाव पर गैस को आयनित करने में सक्षम होता है जो कि गोला C से संपर्क करता है और ट्यूब के अंदर मुक्त इलेक्ट्रॉनों को तेज करता है। प्रकाश उत्सर्जन का उत्पादन करने वाले परमाणुओं को उत्तेजित करने के लिए।

जैसे ही कुंडल L1 और कुंडल L2 के माध्यम से विद्युत प्रवाह बंद हो जाता है, C के आस-पास की वायु के माध्यम से जमीन की ओर मुड़ जाती है, चक्र फिर से शुरू हो जाता है।

इस प्रकार के सर्किट में महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि सब कुछ बहुत कम समय में होता है, ताकि आपके पास उच्च आवृत्ति थरथरानवाला हो। इस प्रकार के सर्किट में, ट्रांजिस्टर द्वारा उत्पन्न होने वाला पसीना या तेजी से दोलन पिछले अनुभाग में वर्णित अनुनाद घटना से अधिक महत्वपूर्ण है और टेस्ला कॉइल के मूल संस्करण का जिक्र है।

मिनी टेस्ला कॉइल के साथ प्रस्तावित प्रयोग

टेस्ला मिनी कॉइल बन जाने के बाद, इसके साथ प्रयोग करना संभव है। जाहिर है, मूल संस्करणों के बिजली और स्पार्क्स का उत्पादन नहीं किया जाएगा।

हालांकि, एक फ्लोरोसेंट बल्ब या एक नीयन ट्यूब की मदद से, हम यह देख सकते हैं कि कॉइल के अंत में संधारित्र में उत्पन्न तीव्र विद्युत क्षेत्र का संयुक्त प्रभाव और उस क्षेत्र के दोलन की उच्च आवृत्ति, दीपक कैसे बनाते हैं कंडेनसर क्षेत्र के पास पहुंचने पर प्रकाश डालें।

मजबूत विद्युत क्षेत्र ट्यूब के भीतर कम दबाव गैस को आयनित करता है, जिससे गैस के भीतर मुक्त इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। इस प्रकार, सर्किट की उच्च आवृत्ति फ्लोरोसेंट ट्यूब के भीतर मुक्त इलेक्ट्रॉनों का कारण बनता है ताकि ट्यूब की आंतरिक दीवार का पालन करने वाले फ्लोरोसेंट पाउडर को तेज और उत्तेजित किया जा सके, जिससे यह प्रकाश का उत्सर्जन करता है।

आप सी को गोलाकार के करीब एक चमकदार एलईडी भी ला सकते हैं, यह देखते हुए कि एलईडी पिन से कनेक्ट नहीं होने पर भी यह कैसे रोशनी देता है।

संदर्भ

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