# Двухчастотное возбуждение катушки Тесла

Владимир Уткин

Описывается технология при которой на конце катушки Тесла одновременно есть и ток и напряжение.

ДВУХЧАСТОТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ КАТУШКИ ТЕСЛА


Владимир Уткин u.v@bk.ru


Двухчастотное возбуждение основано на использовании основной частоты и её гармоники (например, первой гармоники). Возбуждение происходит импульсами

Индуктор резонирует на частоте гармоники, тогда как вся катушка на основной частоте. В результате на уединённом конденсаторе (что на конце катушки) появляется одновременно и ток, и напряжение.

Определяется это тем, что для частоты гармоники катушка Теслы оказывается "короткозамкнутой". Так как величина уединённого конденсатора (что на конце катушки) слишком большая для частоты гармоники, и он её "замыкает". В результате на катушке возникает следующее распределение напряжения (слева), для индуктора, находящегося примерно на четверти длины катушки Тесла.


В то время как для основной частоты на всей катушке возникает "привычное" распределение напряжения (справа). В результате на уединённом конденсаторе есть одновременно и ток, и напряжение.

Возникающие электромагнитные поля ортогональны. При этом вектор напряжённости магнитного поля описывает в пространстве восьмёрку (знак бесконечности) для частот отличных в два раза.


ПРОСТЕЙШИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ


(из подручных средств)


Возьмём конструктив использовавшийся ранее в экспериментах, где есть длинная катушка и две короткие катушки по бокам, все они равной индуктивности. Это будет грубый эквивалент катушки Тесла с неоптимальным расположением индуктора (короткая катушка должна быть примерно на четверти длины длинной).


Далее подключаем резонансные конденсаторы. Учитывая, что длинная катушка "замкнута" (исходя из нашей теории) для первой гармоники, подключим к длинной и короткой катушкам конденсаторы 0,4 мкф и 0,15 мкф (без учёта должно быть 0,1 мкф). Чтобы длинная катушка резонировала на основной частоте, а короткая на первой гармонике.

Подключаем короткую катушку через резистор 100 Ом к генератору однополярных прямоугольных импульсов со скважностью 25% (это вместо искрового возбуждения) и смотрим осциллограммы в режиме резонанса на длинной и короткой катушке при холостом ходе и коротком замыкании длинной катушки. Результаты приведены ниже.


Слева - холостой ход, справа - замыкание длинной катушки. Синий - короткая катушка, жёлтый - длинная катушка.

Как видно из левой осциллограммы, на длинной выходной катушке (жёлтый цвет) не наблюдаются колебания от первичной короткой катушки (настроенной на первую гармонику). Как и предполагалось, длинная катушка "замкнута" для высоких частот, и по ней течёт только ток от колебаний короткой катушки. В то время как на входной короткой катушке (синий цвет) видна сумма колебаний высоких и нижних частот (гармоники и основной частоты).

При замыкании длинной выходной катушки (осциллограмма справа) колебания основной частоты на ней исчезают, но ток от колебаний первичной короткой катушки остаётся, так как на самой короткой катушке колебания остаются (для неё ничего не изменилось). Таким образом, через длинную катушку всегда проходит только ток от колебаний короткой катушки.

Однако, из правой осциллограммы также видно, что точной настройки на первую гармонику короткой катушки не было (плохой экспериментатор) и частота колебаний отличается от необходимой двукратной.

Таким образом, не смотря на неточности, наш грубый эксперимент по моделированию катушки Тесла из подручных средств (с кривыми руками экспериментатора), подтвердил все сделанные предположения о двухчастотном возбуждении катушки Тесла.

И это при том, что индуктор находился не на четверти длины длинной катушки и точной его настройки на первую гармонику не было. Что в реальной ситуации привело бы к уменьшению тока в длинной катушке от колебаний короткой.

В заключение нарисуем идеализированные графики напряжения U(t) основной частоты и тока I(t) первой гармоники для длинной катушки.