Transformátor je elektromagnetický stroj na přeměnu velikosti střídavého napětí. Nelze jím přímo měnit stejnosměrné napětí baterie. Stejnosměrné napětí však lze dalším obvodem rozkmitat, tedy přeměnit na střídavé. A takové napětí je možné již pro napájení transformátoru použít.
Teslův transformátor
Vyrobíme si transformátor bez jádra. Transformátor má dvě vinutí. Poměr závitů prvého a druhého vinutí určuje, kolikrát bude napětí na druhém vinutí vyšší než to přivedené do prvého, budicího vinutí.
Teslův transformátor v EGU • Zdroj: redakce ABC
Navineme-li mnoho závitů, získáme vysoké napětí. Protože to bude napětí o značné frekvenci, nebude životu nebezpečné. Dokáže však rozsvítit blízkou výbojku, doutnavku nebo vyřazenou úsporku, aniž by k ní vedly dráty.
Vinutí cívky vysokého napětí
Pro vinutí je vhodný tenký lakovaný nebo smaltovaný drát. Vypadá stejně jako drát holý, má však na sobě tenkou izolační vrstvu v barvě kovu. Před pájením je nutné konec takového drátu opatrně oškrabat ostřím nože nebo nahřátým hrotem pájky s dostakem cínu.
Drát lze získat demontáží cívky elektromagnetu - například z vyřazeného relé, ventilátoru (obr.1 - všechny obrázky najdete v této galerii) nebo z krokových motorů vyřazené tiskárny. Vymontujte cívku, najděte správný konec, odštípněte ho a můžete vinout nové vinutí. Tloušťka drátu není důležitá. Vhodný je průměr 0,1 až 0,3 mm. Tenčí se snadno přetrhne.
Jako kostra transformátoru poslouží například plastová (vodovodní) nebo papírová trubka o průměru přibližně 2,5 cm a délky 7 až 15 cm. Musí být z nevodivého a nemagnetického materiálu. Na obou koncích je potřeba navrtat po dvou dírkách nad sebou, zevnitř prostrčit lankový izolovaný drát délky 15 cm s ocínovanými konci. Na ten pak naletovat odizolovaný smaltovaný drát, konec ohnout a zasunout do sousední dírky.
Vinutí je jednovrstvé, má mít alespoň 700 závitů, ale vyplatí se trpělivost a navinout drát až po dírky na druhém konci. Dostanete pak pro své experimenty podstatně vyšší napětí. Počet závitů není kritický ale neměl by být menší. Vine se od paty cívky ve směru hodinových ručiček (obr.8).
Lze vinout ručně, po 10ti závitech, posunout je, urovnat a pokračovat.
Doporučujeme průběžně fixovat závity na již navinuté části samolepicí páskou. Trpělivost se vyplatí.
Závity je potřeba urovnat a konec vinutí zafixovat podobně jako začátek (obr. 5). Ověřte si, že má cívka dobře odizolované konce drátu - má malý odpor. Pokud ne, špatně jte očistili některý konec smaltovaného drátu a musíte to opravit. Trubku pak omotejte jednou vrstvou plastové samolepicí pásky. Zlepší to izolaci a ochrání vinutí před mechanickým poškozením.
Lze také vinout na soustruhu při nejnižších otáčkách. Je to snadnější a rychlejší. Trubka se upne, roztočí a drát se vede přes support. Pomalým posouváním suportu lze ovlivňovat vzdálenost kladených závitů na trubce.
Pokud se při navíjení drát přetrhne, nejprve nasuňte ochrannou bužírku na drát, odizolujte konce, smotejte drát a spájejte ho cínem. Nasuňte bužírku a pokračujte v navíjení. Bez bužírky by v místě spoje vznikaly komplikace – například sršení. To by mohlo porušit izolaci sousedního drátu a vést ke zkratu mezi závity - přístroj by nefungoval.
Budicí cívka
Připravte si budicí cívku tvořenou třemi závity tlustého drátu. Cívka na obrázku 6 je z elektroinstalačního drátu. Lze použít i slabší drát. Cívka je tvarovaná jako plochá spirála. Nedotýká se VN cívky, je jen volně nasunutá a uchycena do svorkovnice, aby bylo možné jí posouvat po cívce VN.
Zapojení
Nyní si sestavte jednoduchý obvod oscilátoru jako na obr. 7. Doporučuji součástky pospojovat pájením. Tranzistor se při provozu zahřívá, připevněte ho tedy na malý chladič nebo destičku z plechu. Může být 5x2 cm. Rozměry nejsou kritické. Pozor také na správnou orientaci vinutí obou cívek dle obrázku 8. Pokud konce prohodíte, nebude oscilátor kmitat.
Uvedení do chodu
Připojte napájení. Protože obvod odebírá proud kolem 1 A, doporučuji použít k napájení akumulátor, například dva gelové 6V v sérii. Budicí cívku posuňte centimeter až dva nad patu VN cívky. Rozsvícená LED indikuje kmitání obvodu. Zářivková trubice nebo doutnavka poblíž se rozsvítí.
Při vyšším napájecím napětí začne sršet na volném konci VN cívky krátký výboj. Velmi pěkně vypadá. Není životu nebezpečný.
Přístroj vám dovolí provést řadu experimentů. Velmi pěkně vypadají výboje ve vakuových skleněných koulích. Ač je přístroj na baterie, dbejte opatrnosti.
Upozornění
Teslův transformátor generuje vysoké napětí v řádu kV. Dbejte tedy opatrnosti při práci se zařízením.
Zařízení způsobuje:
Širokopásmové rušení radiových vln
Elektromagnetické vyzařování, které může poškodit elektronické přístroje nebo paměťová média.
V jiskřišti vzniká ozón (O3), oxidy dusíku a další plyny, zařízení tedy používejte v dobře větraných prostorech.
Jiskřiště vyzařuje UV záření.
Vysoké napětí (výboj) je schopno překlenout i několik cm.
