在進行火花隙特斯拉線圈制作的過程中，無論是按照哪種電路圖進行線圈制作和設(shè)計，我們都需要事先了解火花隙特斯拉線圈的工作原理，以便于接下來的安全檢查和后期維護。在今天的文章中，我們將會為大家分享一種小型火花隙特斯拉線圈的工作原理知識，希望能夠?qū)Ω魑晃锢韾酆谜邆兊闹谱骱驮O(shè)計提供幫助。

這種火花隙特斯拉線圈的電路原理圖如下圖所示：

圖1 火花隙特斯拉線圈電路原理圖

對于不少想要開始從事火花隙特斯拉線圈制作的物理電子愛好者來說，在剛開始接觸相關(guān)電路圖時應(yīng)該會接觸到這種結(jié)構(gòu)的特斯拉線圈。這種特斯拉線圈主要是通過左邊單管自激振蕩經(jīng)高壓包給右邊的放電系統(tǒng)充電，理解了左邊部分振蕩電路的工作原理，對后期的設(shè)計制作有很大的幫助。圖1中左半邊的電路圖和波形圖如下圖圖2、圖3所示：

圖2 火花隙特斯拉線圈電路圖

圖3 火花隙特斯拉線圈波形圖

在了解了這種火花隙特斯拉線圈的電路系統(tǒng)設(shè)計和波形圖之后，接下來我們來看一下它的工作原理。在接電運行時，這種特斯拉線圈的晶體管工作于共發(fā)射極方式。集電極電壓通過變壓器反饋回基級，而變壓器繞組的接法實現(xiàn)正反饋。其工作過程根據(jù)三極管的工作狀態(tài)分為三個階段，即t1、t2、t3，如上圖圖3所示。此分析過程是在電路穩(wěn)定震蕩后，以一個完整波形周期為例進行分析，即起始Uce=12v。而對于電路剛接通時，工作原理完全相同，只是做波形圖時，起始電壓Uce=0v。

當(dāng)這一電路系統(tǒng)正常接入220V電壓并開始運行后，便會進入t1階段，在該階段中晶體管為飽和狀態(tài)。在t1的初始階段，特斯拉線圈電路接通，流過初級線圈的電流不能突變，使得集電極電壓Uce急速減小，由于時間很短，在波形中表現(xiàn)為下降沿很陡。而經(jīng)過線圈耦合，會使基極電壓Ube急速增大。此時，三極管工作在飽和狀態(tài)?；鶚O電流ib失去對集電極電流ic的控制。之后，隨著時間增加，Uce會逐漸增加，Ube通過基極與發(fā)射機之間的放電而逐漸減少。基極電壓Ube下降使得ib減小。

當(dāng)基極電流ib的數(shù)值減小到ic/β的相關(guān)數(shù)值時，火花隙特斯拉線圈的晶體管又會進入放大狀態(tài)，依舊是t2階段。因此，基極電流ib的減小引起集電極電流ic的減小，造成變壓器繞組上感應(yīng)電動勢方向的改變，這一改變的趨勢進一步引起ib的減小。如此又開始強烈的循環(huán)，直到晶體管迅速改變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。這一過程也很快，對應(yīng)于脈沖的下降沿。在此過程中，電流強烈的變化趨勢使得感應(yīng)線圈上出現(xiàn)一個很大的感應(yīng)電動勢，Ube變成一個很大的負(fù)值。

接下來就是這種火花隙特斯拉線圈所進入的第三個工作階段，也就是當(dāng)晶體管截止階段，也可以稱之為t3階段，此時集電極電流ic=0，Uce經(jīng)初級線圈逐漸上升到12v，在該階段中變壓器線圈中儲存有少量能量，逐漸釋放。此時，直流12v電源通過27歐電阻和反饋線圈對基極電壓充電，Ube逐漸上升，當(dāng)Ube上升到0.7v左右時，晶體管重新開始導(dǎo)通，硅管完全導(dǎo)通的電壓大約是0.7v。于是下一個周期開始，并開始重復(fù)上述各個階段。其震蕩周期T=t1+t2+t3。