Jak funguje Teslův transformátor

02.02.2018

Teslův transformátor není indukční cívka modelovatelná pomocí jedno-parametrových součástek (odpor, kapacita, ...) Zapomeňte na otázku "Kolik závitů má sekundární cívka?" Teslův "transformátor" má blíže k varhanní píšťale než ke klasickému transformátoru.

Růst napětí v sekundární cívce není způsoben transformátorovým jevem (E2 =NE1), ani indukcí (E2 = M di/dt), ani rezonancí způsobené vzájemnou vazbou ( V2 = V1*(L2/L1)1/2 ). Ve všech těchto případech se předpokládá že proud je rovnoměrně rozprostřen podél celé délky vodiče (viz Newmanova integrální definice indukčnosti) a napěťový růst v těchto modelech je úměrný počtu závitů N na cívce a při nekonečné rychlost šíření proudu v obvodu.

Korektně pracující Teslův "transformátor" je správně: rychlostně tlumený pomalo-vlnný helikální rezonátor typu transmisní linky (transmission line) kdy: Vmax = S * Vmin (kde S je poměr mezi dopřednými a odraženými vlnami a Vmin je napájecí napětí) Pro růst napětí je jedno kolik máme závitů a jaký tvar má naše cívka, důležité je že její délka odpovídá ¼ vlnové délky použité frekvence. Při této délce dopředné vlny interferují s odraženými => vznikne stojaté vlnění. Tento jev pozoroval Tesla již v roce 1885 a sestavil zařízení využívající tento jev - "Teslův transformátor"


Fyzikální popis

Na fundamentální rezonanční frekvenci (první harmonická) je Vmin na spodním konci cívky a Vmax na H (horní konec cívky)

Při druhém harmonickém módu bude Vmin na spodku a Vmax na 1/3H, pak další Vmin v 2/3H a Vmax na vrcholu cívky. Cívka tedy bude 3 vlnové délky dlouhá.

Kolik vlnových délek (n) se vejde do cívky zjistíme ze vzorce n = 4H/g

U všech lichých harmonických je Vmax vždy na vrcholu a Vmin na spodku cívky (rezonátoru) Všechny varhany, harfy, kytary, xylofony, trombóny, didgeridoo, ... jsou ve skutečnosti rezonanční transmisní linky. Teslův "transformátor" (rezonátor) je jen další hudební nástroj využívající jako médium elektřinu místo vzduchu.