Исследовательская работа. Приборы и методы экспериментальной физики. Катушка Тесла.

Муниципальное образовательное учреждение

«Красноярская средняя общеобразовательная школа №2»

Жирновского муниципального района, Волгоградской области

                                         Исследовательская работа.

                            Приборы и методы экспериментальной физики.

                                                 Катушка Теслы.

                                                                Автор: Якутин Александр, 10 класс, 15 лет

                                                                          Руководитель: Пеньковская Татьяна Викторовна,

                                                                            учитель физики и информатики МОУ «КСОШ №2»

                                                                  2013 г.

Содержание:

1. Актуальность и цели исследовательской работы.
2. Тесла и его изобретения.
3. Катушка Теслы.
4. Схема установки.
5. Результаты исследования.
6. Современное применение идей Теслы.

1. Актуальность темы:

   Физика – это удивительная наука! Это наука из наук! Еще из незапамятных времен она  держалась и всегда будет держаться на трех китах:  гипотеза, закон, эксперимент. Экспериментальная физика имеет огромное значение в развитии науки. Эксперименты с электричеством… кажется, что тут еще можно открывать и экспериментировать, ведь сейчас мы воспринимаем электричество как самое обыденное явление: холодильник, телевизор, компьютер, микроволновка. Однако,  сам ток доходит к нам, увы, лишь по проводам. Это всё очень далеко от того, что Никола Тесла мог делать более 100 лет назад, и чего современная физика не может объяснить до сих пор. Ещё в 1900–х годах Тесла мог передавать на огромные расстояния ток без проводов, получить ток 100 млн. ампер и напряжение 10 тыс. вольт. И поддерживать такие характеристики любое необходимое время. Современная физика достичь таких показателей просто не в состоянии. Современные учёные достигли лишь планки в 30 миллионов ампер (при взрыве электромагнитной бомбы), и 300 миллионов при термоядерной реакции - да и то, на доли секунды. Однако, в наше время, энтузиасты и учёные мира пытаются повторить опыты гениального учёного и найти им применение. Я считаю себя одним из таких энтузиастов.

  Цель исследовательской работы:

1. Собрать действующую катушку Тесла, изучить ее работу, пронаблюдать образование искрового разряда.
2. Демонстрация невероятных свойств электромагнитного поля катушки Тесла и необыкновенно интересных опытов по применению катушки.

   Предмет исследования: Катушка Тесла.

   Гипотеза исследования: 1. Вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности 2. Электромагнитное поле катушки Тесла способно передавать электрический ток без проводным способом.

2. Тесла и его изобретения.

  Ни́кола Те́сла (10 июля 1856 г (Хорватия) – 7 января 1943 г (Нью-Йорк, США)) — физик, инженер, изобретатель  в области электротехники  и радиотехники.

   Широко известен благодаря своему научно-революционному вкладу в изучение свойств электричества и магнетизма, теоретические работы Теслы дали основу для изобретения и развития многих современных устройств, работающих на переменном токе.  Именем Н. Теслы названа единица измерения магнитной индукции. Среди многих наград учёного — медали Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона. Современники-биографы считали Теслу «человеком, который изобрёл XX век» и «святым заступником» современного электричества, который  получил повсеместное признание как выдающийся инженер-электротехник и изобретатель. Его считают одним из гениев 20 века.   Многие изобретения Теслы до сих пор хранятся правительством США под грифом "Совершенно секретно". Он настолько обогнал науку, что многие из его опытов учёные не могут повторить даже сейчас. Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, построил первые электрические часы, турбину, двигатель на солнечной энергии. Он включал и выключал электродвигатель дистанционно, в его руках сами собой загорались электрические лампочки.  По идее, от экспериментатора не должно было бы остаться и уголька. А Тесла улыбался как ни в чём не бывало. Убивает не напряжение, а сила тока и ток высокой частоты проходит только по поверхностным покровам. Но это мы знаем сейчас. А Тесла знал это более 100 лет назад.
  Теоретики современной физики так и не смогли дать толкование взглядам Теслы на физическую реальность. Почему он сам не сформулировал своей теории? Ответа на этот вопрос мы уже не узнаем.
         
3. Катушка Тесла.
   С помощью катyшки pазмеpом в 61 метр, полюс котоpой возглавляла большая медная сфеpа, возвышающейся над его лабоpатоpией, Тесла генеpиpовал потенциалы, котоpые pазpяжались стpелами молний длиной до 40 метров. Гpом от высвобождаемой энеpгии мог быть yслyшан за 24 километра. Вокpyг экспеpиментальной башни пылал шаp света диаметpом в 30 метров.

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способствует созданию внушительных электрических разрядов в воздухе. Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (телеуправление).

Вы не найдете трансформатор Теслы в кабинете физики в школе. Ими перестали комплектовать кабинеты.

     Некоторые катушки Тесла создавались с большим прицелом на будущее, другие - исключительно в развлекательных целях. Первый такой прибор, являющийся по сути классическим резонансным трансформатором, был создан и запатентован Николой Теслой еще в 1896 году.

К сожалению, катушки Теслы мы используем чаще, как красивые игрушки. И выглядим наверно, как человек, забивающий микроскопом гвозди...

4. Схема установки.

Я хочу продемонстрировать вам работу одной из таких катушек Тесла и результаты исследования, которые я проводил. Установку я собирал сам на основе схемы «Качера Бровина». Это устройство производит высокое напряжение при высокой частоте.

Моя установка состоит из трех блоков.

 Первый блок (Блок 1) это так называемый блок питания всей установки он состоит из понижающего трансформатора Т (мощностью 9 ватт) с тремя обмотками. Первичная обмотка рассчитана на напряжение  220 вольт с частотой 50 герц. И две вторичных: первая на 40 вольт и вторая на 12 вольт.

 Второй блок (Блок 2) состоит из генератора высокой частоты на основе блокинг- генератора и выпрямителей напряжения от питающего трансформатора выполненный на 2-х полупроводниковых выпрямительных диодах(VD1-VD2) и фильтрующих электролитических конденсаторах(C2-C3), которые дают выпрямленное напряжение величиной 60В. Непосредственно сам генератор выполнен на одном транзисторе VT и пассивных деталей. Фильтр частот это конденсатор (С1) емкостью 0,1 мкФ.

 Третий блок (Блок 3) это и есть сам трансформатор Тесла (Т). Трансформатор представляет собой катушку с двумя обмотками. В отличие от других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника и таким образом взаимоиндукция между двумя катушками маленькая. Первичная (высоковольтная) обмотка намотана на пластиковый каркас диаметром 2,5 см, длиной 10см  и имеет около1500 витков, намотанных в один слой лакированным проводом  диаметром 0,05мм. Вторичная обмотка диаметром 6 см длиной около 5см и имеет 3,5 витка, намотанных проводом диаметром 1мм. Первичная обмотка вложена во вторичную. Работает установка очень просто, первый блок (Блок 1) дает напряжение для питания (Блок 2).

Демонстрирую работу катушки.

5. Результаты исследования.

Можно подвести некоторые итоги. Мои гипотезы подтвердились: 1)  лампочки, наполненные инертным газом   светятся вблизи катушки, следовательно, вокруг установки действительно существует электромагнитное поле высокой напряженности; 2) лампочки загорались сами по себе у меня в руках на определенном расстоянии, значит, электрический ток может передаваться без проводов.

Необходимо отметить и еще одну важную вещь: действие этой установки на человека:

Как Вы заметили при работе меня не било током: токи высокой частоты, которые проходят по поверхности человеческого  организма не причиняют ему вреда, наоборот,  оказывают тонизирующее и оздоровительное действие, это используется даже в современной медицине. Однако надо заметить, что электрические разряды, которые Вы видели, имеют высокую температуру, поэтому долго ловить молнию руками не советую!

6. Современное применение идей Теслы:

1. Переменный ток, впервые полученный Тесла,  является основным способом передачи электроэнергии на большие расстояния
2. Электрогенераторы, которые изобрел Никола Тесла,  являются основными элементами в генерации электроэнергии на ГЭС, АЭС, ТЭС и т. д.
3. Электродвигатели используются во всех современных электропоездах, электромобилях, трамваях, троллейбусах
4. 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.
5. Беспроводные заряжающие устройства начинают использоваться для зарядки мобильных телефонов или ноутбуков.
6. Оригинальные современные противоугонные средства для автомобилей работают по принципу все тех же катушек.
7. Использование в развлекательных целях и в медицине.
   

  Литература.

1. Желько Сарич. Посвящённый. Роман о Николе Тесле.- М: Дельфис, 2010
2. Марк Сейфер Абсолютное оружие Америки. - М: Эксмо, 2005.
3. Пиштало В. Никола Тесла. Портрет среди масок. - М: Азбука-классика, 2010
4. Ржонсницкий Б. Н. Никола Тесла. Жизнь замечательных людей. Серия биографий. Выпуск 12.   - М: Молодая гвардия, 1959.
5. Цверава Г. К. Никола Тесла, 1856-1943. - Ленинград. Наука. 1974.
6. Фейгин О. Никола Тесла: Наследие великого изобретателя. - М.: Альпина нон-фикшн, 2012.
7. Интернет ресуры:

Тесла и его изобретения. http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-19-20

Видеоподборка опытов Николы Тесла. http://ntesla.at.ua/news/2009-07-12-13