交变磁场中特斯拉线圈感应电压
时间：2023-04-15 01:37:01
简 介： 测量小型特斯拉线圈，探索其在高频交变电磁场下的感应电压信号。
关键词： 特斯拉线圈，阻抗
§01 特斯拉线圈
一、特斯拉线圈参数
1、几何参数
在 BD243迷你特斯拉线圈套件 中剩下的小型特斯拉线圈的基本参数为：
-
基本参数：
-
长度： 54mm
直径：20mm
匝数：未知
线径：0.1mm
▲ 图1.1 特斯拉小型线圈
特斯拉线圈具有很多很神奇的特点，它在很多产生高压电设备中，并不是仅仅利用它的普通的变压器线圈耦合来讲初级的电压进行抬升，而是利用了线圈本身是一个分布式参数高频串联谐振的原理来产生高压信号。
2、电气参数
使用SmartTweezer测量teslla线圈的线圈电气参数，测量频率 10kHz。
-
线圈电气参数（10kHz）：
-
电感：889.3uH
电阻：39.98Ω
▲ 图1.1.3 固定与连接引线
二、交变磁场感应电压
下面对于特斯拉线圈在几种变化磁场的感应电压进行初步测量。
1、空载电压
测量线圈两端电压，可以看到其中出现了一些脉冲波形。如果将附近的焊接台的电源关闭，脉冲式电压波形就会消失了。
▲ 图1.2.1 直接测量出现的电压
将上述的电压波形拉开，可以看到这些脉冲呈现某种谐振的波形的形式。
▲ 图1.2.2 展开后看到脉冲的波形
▲ 图1.2.3 展开后看到脉冲的波形
2、变化的磁铁
使用强磁铁在线圈周围晃动，使用示波器测量线圈两端的电压。
▲ 图1.2.4.0 使用强磁铁在线圈周围晃动
下面是在磁铁没有晃动时示波器的基线电压波形。
▲ 图1.2.4 基线波形
在线圈上面晃动磁铁，会引起感应电压变化。
▲ 图1.2.5 晃动磁铁对应的波形
3、节能无线充电线圈
使用 无线节能信标调试说明-2021-3-3 所产生的充电交变磁场对于特斯拉线圈进行激励，测量其中所产生的感应交变电压。
▲ 图1.3.1 节能信标线圈
测量得到电压波形如下图所示：
▲ 图1.3.2 Tesla线圈感应的电压波形
▲ 图1.3.3 示波器使用低扫频显示的低频电压波形
※ 测试讨论 ※
通过对一款小型的Tesla线圈基本测量，测量得到他的基本参数。
虽然Tesla匝数很多，但这些并不是他获得感应高压的关键。及时将其放置在无线电充电线圈附近，所能够获得到感应电压也只有峰峰值 30V左右。
◎ 进一步实验
为了能够获得Tesla线圈更多的特性，建议使用矢量阻抗分析仪测量线圈在不同频率下的阻抗。
使用nanoVNA测量Tesla线圈两端的阻抗。
▲ 图4.1 nanoVNA测量结果
■ 相关文献链接:
- BD243迷你特斯拉线圈套件
- 无线节能信标调试说明-2021-3-3
● 相关图表链接:
- 图1.1 特斯拉小型线圈
- 图1.1.3 固定与连接引线
- 图1.2.1 直接测量出现的电压
- 图1.2.2 展开后看到脉冲的波形
- 图1.2.3 展开后看到脉冲的波形
- 图1.2.4.0 使用强磁铁在线圈周围晃动
- 图1.2.4 基线波形
- 图1.2.5 晃动磁铁对应的波形
- 图1.3.1 节能信标线圈
- 图1.3.2 Tesla线圈感应的电压波形
- 图1.3.3 示波器使用低扫频显示的低频电压波形
