首先先来看一个视频,什么是人造闪电。
人造闪电其实就是通过电势差形成的电弧,和闪电一样的形式。
那么是如何形成这种现象的呢?首先先来了解一下特斯拉线圈的工作原理。
特斯拉线圈的原理是:首先利用变压器升压,然后给初级回路电容充电,充到放电阈值时,火花间隙放电导通,初级回路发生电磁振荡,给次级线圈提供足够高的激发功率。由于初级线圈和次级线圈的固有频率设置相等,可以发生电磁共振,次级线圈可以积累极高的电压,当电压能够击穿空气时,我们就看到人工闪电了。
下面先来看看特斯拉线圈的主体结构,其主体结构图如下图所示。
特斯拉线圈主体结构图
从上图中我们可以可以看出,一个完整的特斯拉线圈,其主体部分主要由升压充电回路、初级谐振回路和次级回路构成。其中,初级谐振回路由初级线圈、主电容、打火器构成。次级谐振回路次级线圈和放电顶端构成,电容和电感的数值可根据实际制作而定。但最关键的是两回路的谐振频率要相同。
在了解了特斯拉线圈的主体结构之后,接下来我们再来看一下特斯拉线圈制作完成之后,是如何进行放电工作的。这种线圈的放电过程如下:电源要先给特斯拉主电容充电,当电压达到打火器的放电阀值时,打火器间隙的空气电离打火,近似导通,建立初级谐振回路,通过振荡向次级回路传递能量。次级回路随之振荡,接收能量,放电顶罩的电压逐渐增大,并电离附近的空气,开始寻找放电路径,一旦与地面形成了通路,特斯拉闪电也就出现了。
那么,如果没有找到放电路径的话,特斯拉闪电还会出现吗?很明显是不会的。如果没有合适的放电路径,那么在经过了几个周波后,初级回路能量释放完毕。较大部分的能量都转移到次级回路上,一部分能量损耗在回路上。次级回路继续振荡,并带动初级回路振荡,以相同的方式把刚才得到的能量还给初级回路。但又一部分能量损耗在回路上,如此反复,直到损耗掉大部分能量。打火器两端电压和电流都不足后,打火器等效断开,由外部电源继续给主电容充电。特斯拉线圈的充电过程要比放电过程长得多,大概在3~10毫秒左右。所以特斯拉线圈放电频度都在每秒次以上,也使肉眼看上去为连续放电效果。
有看过中国达人秀的应该知道有一期一个16岁的小男孩,用特斯拉原理表演闪电秀,闪电是在他身上产生的,那么为什么他不会被触电呢?
这就涉及到另外一个知识,法拉第笼
法拉第笼是一种用于演示等电位、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、显示器和控制部分组成,笼体与大地连通。当带有10万伏高压的放电杆尖端接近笼体时,出现放电火花,这时笼体内的表演者即使用手触摸笼壁接近放电火花也不会触电。
简单的说就是金属笼子外面都为负电荷,里面都为正电荷。所以里面处于等电位状态,不存在电流。所以人在里面也不会触电。
法拉第笼运用于高压作业电工的工作服中。
这种工作服全称是带电作业屏蔽服又叫等电位均压服,穿上它能使处于高压电场中的人体外表面各部位,形成一个等电位屏蔽面,防护人体免受高压电场及电磁波的危害。
屏蔽服由上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头组成。连接线和连接头是用来将上衣、裤子、帽子等连成一个整体。
外观看很普通,其实里面道道挺多。
屏蔽服的面料是金属丝布。金属丝布的品种较多,国内用0.毫米,0.03毫米或0.05毫米的细铜丝与超细玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、柞蚕丝或棉纤维拼捻成斜纹或平纹布。之所以屏蔽服的面料这么讲究,主要考虑到屏蔽服表面电阻率,从头到脚电阻不能大于10欧姆,这样才能保证导电,使电流通过屏蔽服而不是通过人体流走。
其实特斯拉原理还应用于很多地方,比如无线充电。今天就给大家介绍两个知识,一个是hi特斯拉原理。一个是法拉第笼原理。
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帅的人都已经