Selvittäjä: mikä on Teslakäämi?
Kuvittele erakkomainen mies, joka valaisi hikeä koko yön pimeässä laboratoriossa ja jota valaisevat vain rätisevät kipinät, jotka ajoittain hyppivät valtavista koneista ja heittävät violetin hehkun hänen kasvoilleen. Tämä oli Nikola Tesla, hullun tiedemiehen arkkityyppi. Hänen keksintönsä täyttävät ympärillämme olevan maailman; ne ovat välttämättömiä nykyaikaiselle sähköverkollemme. Ne ovat hiljaisia, luotettavia, näkymättömiä koneita.
ehkä hänen tunnetuin keksintönsä on Teslakäämi – laite, joka tuottaa kauniita lentäviä sähköenergian kaaria. Sen keksi Tesla yrittäessään siirtää sähköä langattomasti.
muuntaja toiminnassa
teslakäämin periaatteet ovat suhteellisen yksinkertaiset. Pidä vain mielessä, että sähkövirta on elektronien virtaus, kun taas sähköisen potentiaalin (jännitteen) ero kahden paikan välillä on se, mikä työntää tuota virtaa. Virta on kuin vesi ja jännite kuin kukkula. Suuri jännite on jyrkkä mäki, jota alas elektronien virta voi nopeasti virrata. Pieni jännite on kuin lähes tasainen tasanko, jossa ei juuri virtaa vettä.
Teslakäämin teho perustuu sähkömagneettiseksi induktioksi kutsuttuun prosessiin. Tällöin muuttuva magneettikenttä luo jännitteen, joka pakottaa virran virtaamaan. Virtaava sähkövirta puolestaan synnyttää magneettikentän. Kun sähkö virtaa johdinkelan läpi, syntyy magneettikenttä, joka täyttää Kelan ympärillä olevan alueen tietyllä kaavalla.
vastaavasti, jos magneettikenttä virtaa kierteisen langan keskustan läpi, johdossa syntyy jännite, joka saa sähkövirran virtaamaan.
jännite (”mäki”), jonka magneettikenttä synnyttää johdinkelassa sen keskustan läpi, kasvaa johdinkierrosten lukumäärän kasvaessa. Muuttuva magneettikenttä 50 kierroksen kelassa tuottaa kymmenkertaisen jännitteen vain viiden kierroksen Kelaan verrattuna. (Kuitenkin pienempi virta voi itse asiassa virrata suuremman potentiaalin läpi energian säästämiseksi.)
näin toimii juuri joka kodista löytyvä yhteinen vaihtovirtasähkömuuntaja. Sähköverkosta sisään virtaava jatkuvasti vaihteleva sähkövirta kierretään rautarenkaan ympäri niin, että syntyy magneettikenttä. Rauta on magneettisesti läpäisevää, joten magneettikenttä on lähes kokonaan raudan sisällä. Rengas ohjaa magneettikentän (vihreänä oikealle) vastakkaisen johdinkelan keskipisteen ympäri ja läpi.
kelojen suhde toisella puolella määrittää jännitteen muutoksen. Jos haluat siirtyä 120V: n kotitalouksien seinäjännitteestä vaikkapa 20V käytettäväksi kannettavan virtalähteen virtalähteessä, Kelan ulostulopuolella on kuusi kertaa vähemmän kierroksia jännitteen leikkaamiseksi kuudesosaan alkuperäiselle tasolleen.
miten Kela rullaa
Teslan kelat tekevät saman asian, mutta jännitteen muuttuessa huomattavasti dramaattisemmin. Ensinnäkin ne käyttävät valmiiksi tehtyä suurjännitemuuntajaa, joka siirtyy 120 V: n seinävirrasta noin 10 000 V: hen. 10 000 voltin lanka kääritään isoon (ensiö) Kelaan, jossa on vain kourallinen kierroksia. Toisiokäämissä on tuhansia kierroksia ohutta lankaa. Tämä nostaa jännitteen 100 000-1 000 000 volttiin. Tämä potentiaali on niin vahva, että normaalin muuntajan rautaydin ei pysty sitä pitämään. Sen sijaan kelojen välissä on vain ilmaa.
Teslakäämi vaatii vielä yhden asian: kondensaattorin, joka tallentaa latauksen ja sytyttää kaiken yhteen valtavaan kipinään. Kelan piiri sisältää kondensaattorin ja pienen reiän, jota kutsutaan kipinäväliksi. Kun kela kytketään päälle, sähkö virtaa piirin läpi ja täyttää kondensaattorin elektroneilla akun tavoin. Tämä varaus luo piirille oman sähköisen potentiaalinsa,joka yrittää ylittää kipinävälin. Tämä voi tapahtua vain, kun kondensaattoriin on kertynyt suuri määrä varausta.
latausta on lopulta kertynyt niin paljon, että se hajottaa ilman sähköneutraaliuden kipinävälin keskelle. Piiri sulkeutuu ohikiitäväksi sekunniksi ja valtava määrä virtaa purkautuu ulos kondensaattorista ja kelojen läpi. Tämä tuottaa erittäin voimakkaan magneettikentän ensiökäämiin.
toisiojohtokela muuntaa sähkömagneettisen induktion avulla tämän magneettikentän niin suureksi sähköiseksi potentiaaliksi, että se pystyy helposti hajottamaan päissään olevat ilmamolekyylit ja työntämään niiden elektroneja villeinä Kaarina tuottaen valtavia violetteja kipinöitä. Laitteen päällä oleva kupoli toimii siten, että johtojen toisiokela saa energiaa täydemmin ensimmäisestä kelasta. Joidenkin huolellisten matemaattisten laskelmien avulla siirretyn sähköenergian määrä voidaan maksimoida.
elektronien lentävät siniset serpentiinit virtaavat Kelalta pois ja kuuman ilman läpi etsien johtavaa laskeutumispaikkaa. Ne kuumentavat ilmaa ja hajottavat sen hehkuvista ionisäikeistä koostuvaksi plasmaksi ennen kuin se hajoaa ilmaan tai syöksyy läheiseen johtimeen.
syntyy valtava valoshow sekä kova suriseva, rätisevä ääni, jolla voi soittaa musiikkia. Sähköteatterit ovat niin tyrmääviä, että Teslan tiedettiin käyttävän laitettaan pelottaakseen ja lumotakseen laboratorionsa kävijät.