對于很多剛剛著手進(jìn)行特斯拉線圈制作工作的物理愛好者們來說，面對紛雜的特斯拉線圈種類，基礎(chǔ)的火花隙特斯拉線圈往往是最好的選擇。為了方便各位物理愛好者們進(jìn)行設(shè)計(jì)參考，今天我們將會(huì)為大家分享一種小型火花隙特斯拉線圈制作的全過程，下面就讓我們一起來看看牛人是怎么完成這種特斯拉線圈的設(shè)計(jì)和制作吧。

工欲善其事必先利其器，我們在進(jìn)行這種特斯拉線圈制作之前，首先需要了解一下小型火花隙特斯拉線圈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下圖圖1展示的是一臺(tái)小型特斯拉線圈的結(jié)構(gòu)示意圖，這里我們就以該圖為本次的制作對象，進(jìn)行介紹。

圖1

在這種小型火花隙特斯拉線圈的結(jié)構(gòu)中，我們所設(shè)計(jì)的充電部分主要使用高壓直流電源；主電容用電磁爐電容10個(gè)串聯(lián)一組，多組并聯(lián)。打火器為兩個(gè)金屬物體靠近距離在3-5mm。初級(jí)線圈用粗電線在直徑10cmPVC管子繞5-10圈。次級(jí)線圈用漆包線在直徑50-75mmPVC管上繞1000-1500圈。放電頂端用鋁質(zhì)排風(fēng)管彎成環(huán)形，或者其他金屬物如不銹鋼盆、空心金屬球等均可。

下面我們就依據(jù)本次的小型火花隙特斯拉線圈制作要求，來準(zhǔn)備相應(yīng)的制作材料，具體的制作材料可以歸結(jié)如下：漆包線，直徑0.2-0.3都可以，半斤左右，視次級(jí)線圈大小而定，電子市場可以買到，市場價(jià)格一般在20-30元左右。PVC管一根，50-75mm，長度30-50cm，一根直徑100mm，長10-20cm，總價(jià)10元。鋁質(zhì)排風(fēng)管一個(gè)，作為放電頂端，長度一米，直徑80mm左右，價(jià)格15元左右。以上兩種材料在五金店或者建材市場能夠買到。電磁爐電容也需要準(zhǔn)備10-30個(gè)，其規(guī)格為1200V、0.3UF，單個(gè)價(jià)格約1.5元一個(gè)。

除了上面所提到的幾種材料之外，高壓電源也同樣是在進(jìn)行小型特斯拉線圈制作過程中，不可或缺的重要組成元件。這里我們可以用NE555、TL494等芯片驅(qū)動(dòng)電視機(jī)高壓包，產(chǎn)生20000V以上的高壓，但是更好的方法是使用一臺(tái)ZVS驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)檫@種驅(qū)動(dòng)器的工作功率比較大，運(yùn)行時(shí)發(fā)熱少，工作穩(wěn)定可靠。下圖為ZVS電路圖，對于新手來說，購買一個(gè)成品要方便一些，建議直接購買成品驅(qū)動(dòng)器。

圖2

低壓直流電源也同樣是不可或缺的，它可以用來給ZVS驅(qū)動(dòng)器供電。這里我們不妨選擇電腦電源，可以持續(xù)供電，比較穩(wěn)定，而且從成本的角度出發(fā)，買一臺(tái)舊的電腦電源只要不到20元，非常劃算。打火器的制作就比較簡單了，找兩塊大一些的金屬，螺栓、銅鼻子、鐵塊都可以。粗電線需要準(zhǔn)備5米左右，用來制作初級(jí)線圈。

接下來就是結(jié)合線路圖和手中的材料，進(jìn)行這種小型火花隙特斯拉線圈的制作工作了。首先我們需要繞制次級(jí)線圈，在該階段中，我們需要用漆包線在直徑50-75mmPVC管上繞1000-1500圈，如下圖所示：

圖3

接下來的工作是制作這種小型火花隙特斯拉線圈的放電頂端。和大型的特斯拉線圈一樣，小型線圈的放電頂端也同樣如下圖圖4所示，用鋁質(zhì)排風(fēng)管制作。為了方便固定，我們可將兩只不銹鋼碗一上一下將鋁管夾緊，中間打孔用螺絲固定。也可以用鋁盆、不銹鋼空心球、不銹鋼碗、盤子、易拉罐以及其他具有較大表面積的金屬物體作為放電頂端，需要注意的是，放電頂端要與次級(jí)線圈上端的漆包線連接在一起。

圖4

接下來需要來完成這種小型火花隙特斯拉線圈的初級(jí)線圈制作。我們首先需要將粗電線繞在10cm直徑的PVC管子上，為了方便調(diào)試，也可以將單芯銅線扒皮后如下圖所示固定在管子上，注意要每一匝質(zhì)檢都要留有空隙。完成后的效果如下圖圖5所示。

圖5

然后我們需要來制作這種特斯拉線圈的初級(jí)電容陣。按照圖紙要求，在本次的設(shè)計(jì)過程中，我們選擇將每10個(gè)電容串聯(lián)為一組，根據(jù)需要多組并聯(lián)，安全起見每個(gè)電容都要并聯(lián)一個(gè)1M的電阻。完成后的效果如圖6所示。

圖6

相比較上面幾個(gè)步驟，火花隙特斯拉線圈的打火器制作就要顯得簡單很多了。在進(jìn)行打火器的制作時(shí)，我們只需要將兩個(gè)金屬物體固定在絕緣體上，間距3-5mm即可。為了達(dá)到最佳散熱效果，可以多用幾組串聯(lián)。完成后的效果如下圖圖7所示。

圖7

接下來就是最關(guān)鍵的一步了，那就是諧振調(diào)整。特斯拉線圈制作過程中的關(guān)鍵一步，就是要諧振，頁就是我們所設(shè)計(jì)的初級(jí)LC頻率要和次級(jí)LC頻率相等，即L1C1=L2C2。對于不規(guī)則形狀的放電頂端可以根據(jù)表面積估算。手工計(jì)算比較繁瑣，需要工程師特別細(xì)心。需要注意的是，在計(jì)算過程中，電感的單位H=1000mH=1000000uH。電容的單位F=1000000uF=1000000000000pF。此時(shí)，經(jīng)過計(jì)算我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，那就是L1C1≠L2C2，這是你需要調(diào)節(jié)初級(jí)線圈的匝數(shù)，使之得到需要的電感值。

在小型火花隙特斯拉線圈制作的整個(gè)計(jì)算過程中，我們所設(shè)計(jì)的初級(jí)線圈的匝數(shù)不宜過少。當(dāng)調(diào)節(jié)匝數(shù)不能滿足諧振條件時(shí)，可以通過增減電容組粗調(diào)，再調(diào)節(jié)初級(jí)線圈，確定了大概的匝數(shù)后，把電路連接好，通電觀察放電效果，然后斷電，微調(diào)調(diào)節(jié)初級(jí)的匝數(shù)（比如5.7、8.2圈）直到電弧最長。最后要提醒各位電子愛好者的是，特斯拉線圈屬于高壓設(shè)備，在放電時(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)在通電時(shí)觸摸電路的任何部分，否則很容易受到電擊傷害。