干货 火花隙特斯拉线圈制作常见问题解读

火花隙特斯拉线圈制作对于很多物理爱好者来说，并不是非常陌生，但是对于刚刚开始接触物理电子DIY的新人来说，这种特斯拉线圈的结构与最基础的线圈并不是完全吻合的。在今天的文章中，小编特别为大家总结了一些火花隙特斯拉线圈制作的常见问题，来统一进行解读，希望能够对各位爱好者的制作和设计有所帮助。

首先我们来看一下，这种火花隙特斯拉线圈的常见电路结构。下图中，图1是在一种常见的火花隙特斯拉线圈设计原理图。从该电路图中可以看到，在这种类型的特斯拉线圈电路系统中，电源电压为市电220V，经过一个升压变压器将电压升到2100V以上，下面我们就按照2100V来进行计算，然后直接加到主电容C1上，主电容在每半个周期内充一次电，最高电压能充到2970V，由于打火器与电容并联，所以电容上的电压也加到打火器两端，只要打火器的间隔比较适中，当电压充到最大之时，正好击穿打火器间的空气（理想状况），使打火器开始工作，形成初级LC振荡。经过初级线圈与次级线圈的耦合，这里需要注意的一点是耦合系数一般为0.3，仿真时用到。次级线圈也开始震荡。如果L1C1=L2C2，测得次级放电球的电压在40000V以上。

图1

针对这种火花隙特斯拉线圈的设计和制作，最常见的问题有四个，下面我们将会就这四个问题进行逐一解读。第一个问题是大家最经常问到的，那就是变压器输出2100V的交流电，直接加到电容上，这是不是错的，会不会烧掉电路？这里可以很肯定的告诉大家，这样做是完全没有问题的，在图1所示的电路中，主电容是很小的，大约0.0235uF，而我们在此用的变压器功率一般700~1000W，输出电压2100V，频率50HZ，这样你可以算一下，经过电容的电流是非常小的，不可能烧掉电路。

在这种特斯拉线圈制作过程中，还有一个问题也是大家常问到的，那就是特斯拉线圈的打火器正常工作之后是不是相当于一直短路了，那么初级回路是怎么振荡的呢？其实打火器工作以后，不是一直短路，其工作运行过程如下图图2所示：

图2

从图2中我们可以看到，打火器整个的工作运行过程可以分为四段，下面我们就逐一来按照四个时间段，对其进行工作分析。在第一段时间内，火花隙两端电压不到2700V，电容充电。第二段时间，火花隙两端电压达到2700V以上，火花隙击穿空气开始工作，这段时间内，火花隙相当于短路，初级回路形成LC振荡，其振荡波形在原电压波形基础上叠加。 第三段时间，火花隙过零熄灭，电容反向充电，电压小于2700V。第四段时间，两端电压大于2700V，火花隙工作，电路开始震荡。

有的物理爱好者在看到这种火花隙特斯拉线圈的电路原理图时可能会问，这种特斯拉线圈在制作时对变压器有什么要求，需要去定做吗？这里可以告诉大家，在整个的设计过程中，电源变压器是不需要特别定制的，对于小型特斯拉线圈，有国外的物理爱好者发现了一个变压器很合适，那就是微波炉变压器。一般情况，微波炉变压器输入市电220V，输出2100V，功率在700W—1000W，去电子市场买，大概50-70元一个。在此我们也顺便介绍一下微波炉变压器，微波炉变压器有三个绕组，低压绕组、高压绕组和灯丝绕组。买的时候需要注意，变压器应该引出5个接线口，另一个接线口是硅钢片外壳，用万用表测试后发现，电阻最大的两个接线口是高压绕组，最低的是灯丝绕组，中间的是低压绕组。

在这种火花隙特斯拉线圈制作过程中，还有一个问题也是最常遇到的，那就是为什么这种特斯拉线圈的电路系统中，没有使用整流技术？其实需不需要整流是根据你设计的初级线圈回路的电路决定的。如果使用的是在线打火方式，系统提供的是高压交流充电，不用整流，而如果使用的是离线打火方式，那么就需要使用整流措施了。离线式打火，打火时候变压器等效短路，LC回路独立出来振荡，适用于使用倍压整流的直流电特斯拉线圈。