特斯拉線圈的制作

陳澤梓++鄧長昊++朱敏莘

自2009年特斯拉風暴席卷中國，不少科技工作者加大了對特斯拉線圈的制作和應用研究，許多青少年科技愛好者也參與到特斯拉線圈的制作中。我們小組也希望通過制作特斯拉線圈，更好地了解并探究它的應用。

我們制作的小型特斯拉線圈由一個12V摩托車電瓶、一個型號為2N3055的三極管、兩個27Ω5W、240Ω5W的水泥電阻、一個任意型號的完好高壓包、一個由22個耐壓20kV容量1000pF并聯而成的主電容、打火器、初級線圈、次級線圈和一個放電頂端組成。

使用摩托車電瓶做電源，開始為直流電，通過三極管單管自激，使直流電轉化為交流電并放大電流，電流經過高壓包從而感應出高壓。高壓包接頭和喇叭與主電容相連，給主電容充電。當主電容的電勢大到足以使打火器尖頭之間的空氣被擊穿，電容器開始放電，初級線圈產生電流，在次級線圈上也感應出高壓，產生感應電流。放電頂端與地面形成一個等效電容，其電勢差理論上講是無限大的，這樣在放電頂端就可以放出電弧形成人工閃電。參考電路如圖1。

一、前期制作

1.繞線圈

我們制作的小型特斯拉線圈中必不可少的是次級線圈、初級線圈和高壓包上的線圈。在高壓包上用1mm漆包線分別繞8圈初級線圈和20圈次級線圈，放電電路用2mm漆包線繞7圈做初級線圈，用0.25mm漆包線繞1000圈做次級線圈。

繞高壓包時由于高壓包鐵芯是正方形的，所以繞起來極其不方便，著實費了一番功夫，圖2是我們制作完成的高壓包。

2.主電容

我們從網上購買了35個耐壓20kV容量1000pF的陶瓷電容，用22個并聯成主電容。由于一開始我們并不知道用什么來作為主電容板，于是先用集成電路板來嘗試，因電路板太小，所以失敗了。之后改用面包板做實驗，因為接觸不良也失敗了。最后采用接腳焊接來并聯電容，效果不錯，如圖3。

3.放電頂端和打火器

將一個不銹鋼球作為放電頂端，打火器用2mm的漆包線制成。放電頂端用萬能膠固定在PVC的上端，打火器用有機玻璃板固定。

開始我們希望能把次級線圈的線焊在鋼球上，可由于球面光滑無法焊接上，只好用透明膠固定。

二、后期制作

1.電源和電阻

我們使用的是摩托車電瓶和水泥電阻。考慮電路需要大功率，電阻質量要求很高，我們采用焊接的形式連接水泥電阻，蓄電池使用鱷魚夾或直接繞線。

2.三極管

三極管的選用是制作過程中最難的部分。最初我們從電視修理店買來一個三極管做實驗，結果由于型號不對無法正常工作。之后購買了8個型號為2SC5200的三極管，結果我們用了7個做實驗，一開始還能工作一兩秒，到最后三極管幾乎一通電就被擊穿，無法正常工作。之后我們按網上推薦，網購了2N3055三極管和MJE3055三極管，兩者參數差別不大。可當連接上三極管后，MJE3055三極管立刻由于電流過大炸裂成兩半，2N3055三極管則一直是基電極被擊穿，最終我們擊穿了10個三極管也沒能解決這個問題，只能留到以后來解決。

3.高壓包

整個制作過程中，我們換過三個高壓包。由于實驗沒有嚴格要求高壓包的型號，所以我們從電器店直接買來了三個，可第一個高壓包剛工作一段時間就不再工作了，第二個也工作一下就停止工作，第三個僅能斷斷續續工作。

目前尚未找到解決方法，我們猜測，可能是三極管無法正常工作致使高壓包也不能正常工作。

三、應用分析

由于特斯拉線圈的傳輸電流能力很好，損耗極小，可極大地節約能源，所以特斯拉線圈無線傳輸電流是當今高端科技的研究方向。

但無線傳輸電流不僅會嚴重損害出口化學燃料國家的利益，還可能演變為大型軍事武器，對全世界的人民造成巨大傷害，所以只能局限于小范圍應用。

或許不久的未來，我們可以把這種技術運用到遠距離信息傳輸中。如在外太空搭建特斯拉塔，制造出大范圍的磁場，讓航天器不需要起飛燃料就能在太空中實現多艘航天器垂直起降，節約能源。

不過要實現以上設想，目前遇到的最大問題是成本和技術，這都有待于科學技術的進一步發展。

（指導老師：楊 翠 張志明 魯丹丹）