Développée en 1891 par Nikola Tesla, la bobine Tesla a été créée pour réaliser des expériences de création de décharges électriques à haute tension. Il se compose d'une alimentation, d'un condensateur et d'un transformateur de bobine réglés de manière à ce que les pics de tension alternent entre les deux, et d'électrodes réglées de manière à ce que des étincelles sautent entre elles dans l'air. Utilisée dans des applications allant des accélérateurs de particules aux téléviseurs et aux jouets, une bobine Tesla peut être fabriquée à partir d'équipements de magasin d'électronique ou à partir de matériaux excédentaires. Cet article décrit comment construire une bobine Tesla à éclateur, qui est différente d'une bobine Tesla à semi-conducteur et ne peut pas jouer de musique.
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Partie 1 sur 2: Planification d'une bobine Tesla
Étape 1. Tenez compte de la taille, de l'emplacement et des exigences de puissance de la bobine Tesla avant de la construire
Vous pouvez construire une bobine Tesla aussi grande que votre budget le permet; cependant, les étincelles ressemblant à des éclairs que les bobines de Tesla génèrent de la chaleur et dilatent l'air autour d'elles (créant essentiellement le tonnerre). Leurs champs électriques peuvent également faire des ravages avec les appareils électroniques, vous voudrez donc probablement construire et faire fonctionner votre bobine Tesla dans un endroit éloigné, comme un garage ou un autre atelier. Vous voudrez également déterminer s'il est plus logique de construire une bobine Tesla à partir d'un kit ou de rassembler des matériaux à partir de zéro. Les deux ont des avantages et des inconvénients dans les domaines du coût, du temps de construction, des ressources d'aide et de la fiabilité.
Pour déterminer la taille d'un éclateur que vous pouvez accepter ou la puissance dont vous avez besoin pour le faire fonctionner, divisez la longueur de l'éclateur en pouces par 1,7 et ajustez-la au carré pour déterminer la puissance d'entrée en watts. (Inversement, pour trouver la longueur de l'éclateur, multipliez la racine carrée de la puissance en watts par 1,7.) Une bobine Tesla qui crée un éclateur de 60 pouces (150 cm) (1,5 mètre) nécessiterait 1 246 watts. (Une bobine Tesla utilisant une source d'alimentation de 1 kilowatt générerait un éclateur de près de 54 pouces, ou 1,37 mètre.)
Étape 2. Apprenez la terminologie
Concevoir et construire une bobine Tesla nécessite de comprendre certains termes scientifiques et unités de mesure. Vous devrez comprendre leur objectif et leur fonction pour fabriquer correctement une bobine Tesla. Voici quelques-uns des termes que vous devez connaître:
- La capacité est la capacité de contenir une charge électrique ou la quantité de charge électrique stockée pour une tension donnée. (Un dispositif conçu pour contenir une charge électrique s'appelle un condensateur.) L'unité de mesure de la capacité est le farad (en abrégé « F »). Un farad est défini comme 1 ampère-seconde (ou coulomb) par volt. Généralement, la capacité est mesurée en unités plus petites, telles que le microfarad (en abrégé « uF »), un millionième de farad ou le picofarad (en abrégé pF et parfois lu comme « bouffée »), un trillionième de farad.
- L'inductance, ou auto-inductance, est la quantité de tension qu'un circuit électrique transporte par rapport à la quantité de courant dans le circuit. (Les lignes électriques à haute tension, qui transportent une tension élevée mais un courant faible, ont une inductance élevée.) L'unité de mesure de l'inductance est le henry (en abrégé "H"). Un henry est défini comme 1 volt-seconde par ampère de courant. Généralement, l'inductance est mesurée en unités plus petites, telles que le millihenry (abrégé « mH »), un millième de henry, ou le microhenry (abrégé « uH »), un millionième de henry.
- La fréquence de résonance, ou fréquence de résonance, est la fréquence à laquelle la résistance au transfert d'énergie est au minimum. (Pour une bobine Tesla, il s'agit du point de fonctionnement optimal pour le transfert d'énergie électrique entre les bobines primaire et secondaire.) L'unité de mesure de la fréquence de résonance est le hertz (en abrégé « Hz »), défini comme 1 cycle par seconde. Plus communément, la fréquence de résonance est mesurée en kilohertz (en abrégé « kHz »), un kilohertz étant égal à 1000 hertz.
Étape 3. Rassemblez les pièces dont vous aurez besoin
Vous aurez besoin d'un transformateur d'alimentation, d'un condensateur primaire à haute capacité, d'un ensemble éclateur, d'une bobine d'inductance primaire à faible inductance, d'une bobine d'inductance secondaire à haute inductance, d'un condensateur secondaire à faible capacité et de quelque chose à supprimer ou à étouffer, les impulsions de bruit à haute fréquence créées lorsque la bobine Tesla fonctionne. Pour plus d'informations sur les pièces, reportez-vous à la section suivante, « Fabriquer une bobine Tesla ».
Votre source d'alimentation/transformateur alimente les selfs au circuit primaire ou réservoir, qui relie le condensateur primaire, la bobine d'induction primaire et l'ensemble éclateur. La bobine d'inductance primaire est placée à côté, mais non câblée, de la bobine d'inductance du circuit secondaire, qui est connectée au condensateur secondaire. Une fois que le condensateur secondaire a accumulé une charge électrique suffisante, des jets d'électricité (éclairs) s'en déchargent
Partie 2 sur 2: Fabrication d'une bobine Tesla
Étape 1. Choisissez votre transformateur d'alimentation
Votre transformateur d'alimentation détermine la taille de votre bobine Tesla. La plupart des bobines Tesla fonctionnent avec un transformateur qui produit une tension comprise entre 5 000 et 15 000 volts à un courant compris entre 30 et 100 milliampères. Vous pouvez vous procurer un transformateur dans un magasin de surplus d'un collège ou sur Internet, ou cannibaliser le transformateur à partir d'une enseigne au néon.
Étape 2. Fabriquez le condensateur principal
La meilleure façon de créer ce condensateur est de câbler un certain nombre de petits condensateurs en série de sorte que chaque condensateur gère une part égale de la tension totale du circuit primaire. (Cela nécessite que chaque condensateur individuel ait la même capacité que les autres condensateurs de la série.) Ce type de condensateur est appelé multi-mini-condensateur ou MMC.
- Les petits condensateurs et leurs résistances de purge associées peuvent être obtenus dans les magasins de fournitures électroniques, ou vous pouvez rechercher des condensateurs en céramique dans de vieux téléviseurs. Vous pouvez également fabriquer les condensateurs à partir de feuilles de polyéthylène et de papier d'aluminium.
- Pour maximiser la puissance de sortie, le condensateur primaire doit pouvoir atteindre sa pleine capacité à chaque demi-cycle de la fréquence de la puissance qui lui est fournie. (Pour une alimentation à 60 Hz, cela signifie 120 fois par seconde.)
Étape 3. Concevez l'ensemble éclateur
Si vous prévoyez un seul éclateur, vous aurez besoin de boulons métalliques d'au moins un quart de pouce (6 millimètres) d'épaisseur pour servir d'éclateur pour résister à la chaleur générée par la décharge d'électricité entre les étincelles. Vous pouvez également câbler plusieurs éclateurs en série, utiliser un éclateur rotatif ou souffler de l'air comprimé entre les étincelles pour modérer la température. (Un vieil aspirateur peut être utilisé pour souffler l'air.)
Étape 4. Construisez la bobine d'inductance principale
La bobine elle-même sera faite de fil, mais vous aurez besoin de quelque chose pour enrouler le fil en forme de spirale. Le fil doit être un fil de cuivre émaillé, que vous pouvez obtenir dans un magasin de fournitures électriques ou en cannibalisant le cordon de sortie d'un appareil mis au rebut. L'objet autour duquel vous enroulez le fil peut être soit cylindrique, comme un tube en carton ou en plastique, soit conique, comme un vieil abat-jour.
La longueur du cordon détermine l'inductance de la bobine primaire. La bobine primaire doit avoir une faible inductance, vous utiliserez donc relativement peu de tours pour la fabriquer. Vous pouvez utiliser des sections de fil non continues pour la bobine primaire, de sorte que vous puissiez accrocher des sections ensemble si nécessaire pour ajuster l'inductance à la volée
Étape 5. Connectez le condensateur principal, l'ensemble éclateur et la bobine d'inductance principale ensemble
Ceci termine le circuit primaire.
Étape 6. Construisez la bobine d'inductance secondaire
Comme pour la bobine primaire, vous enroulez du fil autour d'une forme cylindrique. La bobine secondaire doit avoir la même fréquence de résonance que la bobine primaire pour que la bobine Tesla fonctionne efficacement. Cependant, la bobine secondaire doit être plus haute/plus longue que la bobine primaire car elle doit avoir une inductance plus grande que la bobine primaire, et aussi pour empêcher toute décharge électrique du circuit secondaire de heurter et de griller le circuit primaire.
Si vous manquez de matériaux pour rendre la bobine secondaire suffisamment haute, vous pouvez compenser en construisant une gâche (essentiellement un paratonnerre) pour protéger le circuit primaire, mais cela signifie que la plupart des décharges de la bobine Tesla frapperont la gâche et pas danser en l'air
Étape 7. Fabriquez le condensateur secondaire
Le condensateur secondaire, ou borne de décharge, peut être de n'importe quelle forme ronde, les 2 plus populaires étant le tore (forme d'anneau ou de beignet) et la sphère.
Étape 8. Fixez le condensateur secondaire à la bobine d'inductance secondaire
Ceci termine le circuit secondaire.
Votre circuit secondaire doit être mis à la terre séparément de la mise à la terre de vos circuits domestiques alimentant le transformateur afin d'empêcher un courant électrique de passer de la bobine Tesla à la terre pour vos circuits domestiques et éventuellement de faire frire tout ce qui est branché sur ces prises. Enfoncer une pointe métallique dans le sol est un bon moyen de le faire
Étape 9. Construisez les selfs d'impulsion
Les selfs sont de petites inductances simples qui empêchent les impulsions créées par l'ensemble éclateur de détruire le transformateur d'alimentation. Vous pouvez en fabriquer un en enroulant un fil de cuivre fin autour d'un tube étroit, comme un stylo à bille jetable.
Étape 10. Assemblez les composants
Placer les circuits primaire et secondaire l'un à côté de l'autre, et connecter le transformateur d'alimentation au circuit primaire à travers les selfs. Une fois que vous avez branché le transformateur, votre bobine Tesla est prête à fonctionner.
Si la bobine primaire est de diamètre suffisamment grand, la bobine secondaire peut être placée à l'intérieur
Des astuces
- Pour contrôler la direction des streamers sortant du condensateur secondaire, placez des objets métalliques à proximité, mais sans toucher, du condensateur. La banderole s'inclinera du condensateur à l'objet. Si l'objet comprend une lumière, comme une ampoule à incandescence ou un tube fluorescent, l'électricité provenant de la bobine Tesla le fera s'allumer.
- Concevoir et construire une bobine Tesla efficace nécessite de travailler avec des équations mathématiques assez complexes. Heureusement, vous pouvez facilement trouver les équations pertinentes et les calculatrices en ligne pour faire les calculs nécessaires.
Mises en garde
- Les transformateurs d'enseignes au néon solides, tels que ceux récemment fabriqués, ont tendance à inclure un interrupteur de circuit de défaut à la terre; par conséquent, ils ne pourront pas faire fonctionner la bobine.
- Faire une bobine Tesla n'est pas une tâche facile à moins que vous n'ayez déjà des connaissances en ingénierie et en électronique.
- Un condensateur utilisé pour les bobines Tesla et d'autres générateurs ou appareils haute tension et ioniques comme Lifter peut accumuler et retenir des quantités massives d'énergie électrique et décharger toute l'énergie en un instant. Faites preuve d'une extrême prudence et ne laissez pas les enfants ou toute personne n'ayant pas reçu de formation appropriée en matière de sécurité le toucher ou travailler avec.
