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2022年2月24日 · 特斯拉線圈主要用來生產超高電壓、低電流、高頻率的交流電，危險係數極高，其線路和原理雖然都非常簡單，但要調整到共振不是很容易。 判斷能否產生諧振的方法是：L1C1=L2C2或初級LC振盪頻率等於次級LC振盪頻率，兩種方法在實質上是一樣的。 特斯拉對線圈進行了各種配置的改變和創新，如電氣照明、螢光光譜、電療、無線電能傳輸、X射線、無線電信號的發射和接收，後來還發明了"放大發射機"（大功率高頻傳輸線共振變壓器）。 特斯拉線圈的 用途 。 特斯拉線圈不僅僅是被用在遊戲或藝術方面，更可貴的是它擁有重大意義上的用途，利用特斯拉線圈可以實現電能的無線傳輸，且電能的傳輸效率高、對生態破壞性小，只是在實際應用中還存在許多困難和障礙。 閃電發生時可以釋放巨大的能量，特斯拉線圈可能是未來捕捉閃電的工具之一。
[1] 特斯拉線圈 （英語： Tesla Coil ）是一種使用 共振 （諧振）原理運作的變壓器（ 諧振變壓器 ），由美籍 塞爾維亞 裔科學家 尼古拉·特斯拉 在1891年發明 [2] ，主要用來生產超高 電壓 但低 電流 、高 頻率 的 交流電 力。 高電壓產生原理 [ 編輯] 在次級線圈上觀察到許多諧振 [3] 鬆散耦合的初級和次級線圈通過 磁相位同步 強耦合。 特斯拉線圈由一個（有時用兩個） 諧振感應耦合 的 共振電路 (諧振電路) 組成。 次級線圈的 短路電感 和 雜散電容 組合為諧振電路。 通過以驅動初級線圈在次級線圈的諧振頻率（串聯諧振頻率）1' 磁相位同步使得互磁通量的增加，從而次級線圈中發生最高電壓。 特斯拉線圈的實際使用 [ 編輯]
- 概觀
- 基本介紹
- 原理
- 分類
- 詳細信息
- 用途
- SGTC
- SSTC
特斯拉線圈又叫泰斯拉線圈，因為這是從"Tesla"這個英文名直接音譯過來的。這是一種分布參數高頻串聯諧振變壓器，可以獲得上百萬伏的高頻電壓。傳統特斯拉線圈的原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然後給初級LC迴路諧振電容充電，充到放電閾值的，火花間隙放電導通，初級LC迴路發生串聯諧振，給次級線圈提供足夠高的勵磁功率，其次是和次級LC迴路的頻率相等，讓次級線圈的電感與分布電容發生串聯諧振，這時放電終端電壓最高，於是就看到閃電了。通俗一點說，它是一個人工閃電製造器。 在世界各地都有特斯拉線圈的愛好者，他們做出了各種各樣的設備，製造出了眩目的人工閃電，十分美麗。
其原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然後經由兩極線圈，從放電終端放電的設備．特斯拉線圈由兩個迴路通過線圈耦合．首先電源對電容C1充電，當電容的電壓高到一定程度超過了打火間隙的閾值，打火間隙擊穿空氣打火，變壓器初級線圈的通路形成，能量在電容C1和初級線圈L1之間振盪，並通過耦合傳遞到次級線圈．次級線圈也是一個電感，放頂罩C2和大地之間可以等效為一個電容，因此也會發生LC 振盪．當兩級振盪頻率一樣發生諧振的時候，初級迴路的能量會涌到次級，放電端的電壓峰值會不斷增加，直到放電．[1]
SGTC(Spark Gap Tesla Coil）=火花間隙特斯拉線圈
尼古拉·特斯拉先生本人當年發明的“特斯拉線圈”就屬於SGTC。由於構造、原理較為簡單，所以也是現階段初學者入門特斯拉線圈。
SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=觸發二極體特斯拉線圈
由觸發二極體--IGBT管組成的電路組代替傳統火花間隙工作，達到消除打火噪音的目的。
SSTC(Solid State Tesla Coil）=固態特斯拉線圈
說通俗些是個單諧振的電子開關特斯拉線圈，初級不發生串聯諧振，只給次級提供可以滿足次級LC發生串聯諧振的頻率，讓次級線圈發生串聯諧振，初級電流為激勵源電壓除以交流阻抗。
簡介
2007年，曾經有一篇介紹特斯拉線圈的文章：《近距離接觸“死亡之手” 家中製造的人工閃電》。其中大概介紹了特斯拉線圈的大概組成部分和原理。 特斯拉線圈（Tesla Coil）是一種使用共振原理運作的變壓器（共振變壓器），由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉在1891年發明，主要用來生產超高電壓但低電流、高頻率的交流電力。特斯拉線圈由兩組（有時用三組）耦合的共振電路組成。特斯拉線圈難以界定，尼古拉·特斯拉試行了大量的各種線圈的配置。特斯拉利用這些線圈進行創新實驗，如電氣照明，螢光光譜，X射線，高頻率的交流電流現象，電療和無線電能傳輸，發射、接收無線電電信號。
早期
尼古拉·特斯拉是一位偉大的科學家。但值得一提的是，這位絕世天才的偉大發明家幾乎被人們遺忘。尼古拉·特斯拉其中之一發明就是特斯拉線圈 ，原理為把一個線圈連線在電源上，作為發射器傳輸能量；另一個線圈連著燈泡，作為能量接收器。通電後，發射器能夠以10兆赫茲的頻率振動，另一個線圈連著的燈泡將被點亮。後來，特斯拉試圖利用地球本身和大氣電離層為諧振電容來實現無線輸電，為此在紐約長島建造了一個29米高的發射塔（沃登克里弗塔）,但值得一提的是：由於摩根覺得此行為與自己利益毫無關係決定撤資，實驗工地的設備也被法院沒收充當抵押，沃登克里弗塔被拆除。
放大發射機
特斯拉後來發明了所謂的“放大發射機”，稱之為大功率高頻傳輸線共振變壓器，用於無線輸電試驗。特斯拉的無線輸電技術。
特斯拉線圈不僅僅是被用在遊戲或藝術方面，更可貴的是它擁有重大意義的用途，比如利用特斯拉線圈可以實現電能的無線傳輸，且該方式傳輸效率高、對生態破壞性小，但是實際套用中還存在諸多困難和障礙，還無法將其套用到實際電力輸送中．閃電是一種大氣放電現象，閃電發生時釋放巨大的能量，其電壓高達數百萬伏，平均電流約2×105A．據估計，地球每秒鐘被閃電擊中的次數達到45次．一次閃電所產生的能量足以讓一輛普通轎車行駛大
約290～1 450km，相當於30～144L汽油產生的能量．而對閃電的利用卻是相當困難的，這是因為閃電發生時間短至幾十毫秒，很難被捕捉到．而特斯拉線圈則是捕捉閃電的可能性工具之一．
SGTC，它是由一個感應圈、變壓器、打火器、兩個電容器和一個初級線圈僅幾圈的互感器組成。原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然後經由兩極線圈,從放電終端放電的設備。通俗一點說,它是一個人工閃電製造器。放電時，未打火時能量由變壓器傳遞到電容陣；當電容陣充電完畢，兩極電壓達到擊穿打火器中的縫隙的電壓時，打火器打火。此時電容陣與主線圈形成迴路，完成LC振盪進，而將能量傳遞到次級線圈。這種裝置可以產生頻率很高的高壓電流，有極高危險。特斯拉線圈的線路和原理都非常簡單，但要將它調整到與環境完美的共振很不容易，特斯拉就是特別擅長這項技藝的人。
工作過程：
首先，交流電經過升壓變壓器升至2000V以上（可以擊穿空氣），然後經過由四個（或四組）高壓二極體組成的全波整流橋，給主電容（C1）充電。打火器是由兩個光滑表面構成的，它們之間有幾毫米的間距，具體的間距要由高壓輸出端電壓決定。當主電容兩個極板之間的電勢差達到一定程度時，會擊穿打火器處的空氣，和初級線圈（L1，一個電感）構成一個LC振盪迴路。這時，由於LC振盪，會產生一定頻率的高頻電磁波，通常在100kHz到1.5MHz之間。放電頂端（C2）是一個有一定表面積且導電的光滑物體，它和地面形成了一個“對地等效電容”，對地等效電容和次級線圈（L2，一個電感）也會形成一個LC振盪迴路。當初級迴路和次級迴路的LC振盪頻率相等時，在打火器打通的時候，初級線圈發出的電磁波的大部分會被次級的LC振盪迴路吸收。從理論上講，放電頂端和地面的電勢差是無限大的，因此在次級線圈的迴路裡面會產生高壓小電流的高頻交流電（頻率和LC振盪頻率一致），此時放電頂端會和附近接地的物體放出一道電弧。
儘管從理論上講，放電頂端和地面的電勢差為無限大，但是在實際上電弧的長度不會無限大，它受到供電電源（升壓變壓器）的功率限制，計算方式為：電弧長度（單位：厘米）=4.318×根號下P（單位：W），前提是初級LC振盪迴路和次級LC振盪迴路的LC振盪頻率完全一致（即所謂的“諧振”狀態，此時電弧長度會達到最長且效率最高）。如果不諧振（初級和次級頻率不相等），電弧長度將無法達到公式計算的結果。
概況
現代的愛好者們，根據特斯拉線圈由LC振盪接收能量的原理，設計出了極具現代感的SSTC。早期的SSTC玩家大多數都是外國人。 固態特斯拉線圈，是由晶片振盪代替SGTC的LC振盪並由放大器放大功率後驅動次級線圈部分的特斯拉線圈。它的原理依舊是LC振盪，只是發射端作了改動。 固態特斯拉線圈還可以通過音頻來控制，使電弧推動空氣發聲。 固態特斯拉線圈是通過晶片的振盪來產生高頻交流電的。由於固態特斯拉線圈的工作比較好控制，固態特斯拉線圈有兩種：定頻和追頻。定頻，即初級部分只能發射出一個固定的頻率；而追頻，就是初級部分會根據次級部分的LC振盪頻率自動調整發射頻率，從而達到完美的諧振。所以，追頻SSTC已經成為固態特斯拉線圈的主流。
定頻sstc
這是一張由555定時器晶片控制的定頻SSTC電路圖，來源不詳（根據推測，有可能是貼吧的 Tesla冬粉 的作品）。 其中，NE555是頻率源，即產生高頻信號的晶片。它通過8、7腳上的電阻和6腳上的電容來控制輸出頻率，對於它的原理，在此不作過多解釋。 555定時器由3腳輸出高頻信號。在此電路圖中，輸出的信號經過3個電晶體的放大，輸入到一個MOSFET（金屬氧化物場效應電晶體）的門極，經過放大，在初級線圈輸出強度較高的高頻電磁波，被次級線圈接收，由於LC振盪，在次級線圈中產生電流，從而產生電弧。 製作定頻SSTC，需要使晶片輸出的頻率和次級部分的LC振盪頻率一致，才能諧振。所以，此電路圖中，7腳上的電阻用一個定值電阻和一個電位器代替，可以比較方便地調節輸出頻率，從而諧振。 特別說明，如果按照這張電路圖的參數製作，輸出的頻率對於一般的SSTC來講有點低了，所以儘量不要按照這張圖的數據來製作。
追頻sstc
定頻電路有它本身的缺點，於是追頻電路誕生了。 Steve的追頻SSTC 這是國外愛好者Steve Ward的電路，是追頻電路。 首先，對次級線圈發射一些能量，使它內部有高頻交流電（LC振盪），然後會發射出電磁波。電磁波被天線接收（圖中的Antenna），經過兩個邏輯門成為正電壓的信號，然後輸入兩枚功率放大晶片，再通過GDT（Gate Driver Transformer，門驅動變壓器）輸入到一個半橋（功率放大電路，後面會詳細地講）中，產生強度較高的電磁波，被次級線圈接收。此時次級線圈內再次有了能量，會以電磁波的形式發射出來，輸入天線，於是就這樣循環下去了，這種反饋方式叫天線反饋。 除了上述的反饋方式，磁環反饋是另一種反饋方式，在一個大小合適的磁環上面繞上30到50匝的導線，將導線的兩端接到圖中的反饋處，然後將次級的地線穿過磁環繞一匝再接地就可以了。 天線反饋的優點是製作簡單，原理是利用電磁波遇到金屬會產生感生電流的特性；缺點是驅動電路也要接地，有時候會出現起振困難的狀況。磁環反饋則正好與天線反饋相反。 追頻電路是由次級LC振盪迴路直接採集頻率信息，從而發射電磁波，於是可以達到完美的諧振。 信不信由你，特斯拉線圈不只能夠保護你的筆記本電腦、彈奏美妙的樂曲，還可以讓一群人一起歡呼，一同流口水唷！ 這場在加州聖馬刁 Maker Faire 2008 會場內的表演，炫麗的閃光不僅讓旁觀的觀眾驚呼連連，而在嘶嘶作響的閃光聲中，隱約還能聽到嘖嘖的口水聲。不過這可不是觀眾被閃電電到臉部抽筋所至亂噴口水，而是由於在這兩座線圈中掛有成打的熱狗，當閃電刷過的時候，陣陣的香味也就跟著飄了出來。
[1] 特斯拉線圈 （英語： Tesla Coil ）是一種使用 共振 （諧振）原理運作的變壓器（ 諧振變壓器 ），由美籍 塞爾維亞 裔科學家 尼古拉·特斯拉 在1891年發明 [2] ，主要用來生產超高 電壓 但低 電流 、高 頻率 的 交流電 力。 高電壓產生原理. 在次級線圈上觀察到許多諧振 [3] 鬆散耦合的初級和次級線圈通過 磁相位同步 强耦合。 特斯拉線圈由一個（有時用兩個） 諧振感應耦合 的 共振電路 (諧振電路) 組成。 次级線圈的 短路電感 和 雜散電容 組合為諧振電路。 通過以驅動初級線圈在次级線圈的諧振頻率（串聯諧振頻率）1' 磁相位同步使得互磁通量的增加，從而次級線圈中發生最高電壓。 特斯拉線圈的實際使用.
根據我們實驗，像特斯拉線圈這樣的高壓放電裝置，並沒有辦法透過空氣傳送遠距離、大功率的電力。 如果像網路所言，將特斯拉線圈拿來遠距離傳電的話，不但會耗損大量能量，還有可能像閃電一樣，對人們產生危險喔。
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