Roku 1897 objevil chorvatský fyzik a vynálezce Nikola Tesla (1856-1943) kromě mnoha jiných úspěšných vynálezů vysokofrekvenřní transfornmátor. Tehdy byl již 50 let znám oscilační výboj, prozkoumaný Williamem Thompsonem, který stanovil dobu kmitů nepříliš tlumených oscilací. Tím začala éra velikých objevů v telegrafii bez drátu. Nikola Tesla se pokoušel svým transformátorem přenášet na dálku elektrickou energii. Jeho nadějné vyhlídky po prvých senzačních pokusech ztroskotaly.
Princip Teslova transformátoru se později používal v různých aplikacích v různých systémech telegrafních vysílačů bez drátu a ještě asi před 30 lety jako zdroj vysokofrekvenčních proudů v jiskrové diatermii a v různých méně významných lékařských přístrojích. Zdroj tlumených vf oscilací - jiskřiště, byl nahrazen elektronkou, která umožňuje získat oscilace výhodněji a netlumené. Z původního Teslova transformátoru se stal historický fyzikální přístroj, jehož zhotovení přinese mladým elektronikům jistě hodně zábavy a poučení při efektních pokusech, v malém měřítku podobným těm, které prováděl kdysi Nikola Tesla na svých velikých transformátorech s obrovským vf napětím.
Zdroj vysokého napětí.
K napájení Teslova transformátoru je třeba zdroj vysokého napětí o doskoku jiskry mezi hroty alespoň 20 mm. Čím větší bude napětí, tím efektnější budou pokusy s transformátorem. Jako zdroj napětí se hodí Rumkhorfův induktor, to je však přístroj velmi drahý a pracný. Pro naše pokusy nejlépe poslouží jedna nabo raději dvě starší zapalovací cívky pro automobily s akumulátorem 12V a přerušovač pro auto nebo motocykl. Kompletní destičku s přerušovačem a kondenzátorem je možno koupit v prodejnách motocyklů Pionýr. Tuto destičku stačí přišroubovat na kolektorový motorek, na jehož hřídel nalepíte Uponem strmou vačku (obr. 1) a dokonalý přerušovač je hotov. Konstrukční podrobnosti ponechávám na amatérově vtipu a hlavně na jeho výrobních možnostech. Mechanický přerušovač je možné nahradit i přerušovačem jiného typu. Např. elektromagnetický přerušovač (Wagnerovo kladívko) se dá snadno zhotovit podle obr. 2 z překližky. Cívku přerušovače je nutno navinout tlustším drátem, alespoň o průměru 1 mm, aby vinutí mělo malý odpor a nevznikl na něm velký úbytek napětí.
Místo proudem z akumulátoru je možno napájet přerušovače střídavým proudem. Potom je nutné zvětšit primární napětí vzhledem k tomu, že dochází k interferenci kmitočtu síťového napětí s počtem přerušení přerušovače. Kmitočet přerušovače je vhodné vyzkoušet buď změnou rychlosti otáčení motorku, nebo seřízením Wagnerova kladívka, až se dosáhne nejdelší jiskry a pravidelného jiskření.
Při použití dvou zapalovacích cívek (k získání dvojnásobného napětí) je nutné dát pozor na začátky a konce primárních vinutí cívek, které musí být zapojeny sice paralelně, ale "proti sobě", zatímco sekundární cívky zůstanou zapojeny v sérii podle obr. 3. Zapalovací cívky naší výroby mají konce cívek označeny čísly 1, 15, 4. Číslem 1 je označen začátek primární cívky, číslem 15 konec primární cívky, spojený uvnitř cívky se začátkem cívky sekundární, a číslem 4 konec sekundární cívky. Aby se vysoké napětí při přerušení (odtrhu) neuzavíralo přes primární cívky, je dobré překlenout je odporem 100 Ohm / 1W.
Pro informaci uvádím tabulku se základními údaji při použití našich zapalovacích cívek (v závěru článku). // nebyla převzata pro neaktuálnost, T. //
Při čerstvě nabitém akumulátoru se dosáhne délky jiskry přes 20 mm. Proto je možné cívky krátkodobě napájet zvětšeným napětím až 16V. Pro lepší manipulaci a skladnost improvizovaného induktoru můžete obě cívky s přerušovačem umístit do společné skříňky, zhotovené nejlépe z překližky.
Teslův transformátor.
Nejprve si nařežte z překližky a latky podle obr. 4a a 4b všechny díly pro nosnou konstrukci přístroje a spojte je po naklížení malými hřebíčky. Po obou kratších stranách desky, na obou lištách, zhotovte drážky pro zasouvání skleněné desky kondenzátoru o tloušťce 2 mm. Primární cívku se třemi závity naviňte na nějakou nádobu o něco menším průměru, než jaký je uveden na výkresu, protože závity se po sejmutí z nádoby roztáhnou. Použijete-li měděnou trubku, dobře ji před stáčením vyžíhejte, aby změkla a okuje osmirkujte. Konce cívky vyrovnejte, aby tvořily nožky, kterými cívku připevníte (dvěma svorníčky, připájenými do trubky) maticemi k desce.
Použijete-li na cívku tlustý měděný nebo hliníkový drát (průměr alespoň 4 mm) zhotovte k připevnění na koncích očka pro šroubky do dřeva. Sekundární cívku naviňte lakovaným měděným drátem o průměru 0,4 mm na trubku z PVC o průměru 32 mm pomocí špalíku (na ruční vrtačce). Začátek i konec vinutí upevněte 22 mm od konců 200 mm dlouhé trubky provlečením drátu dvěma dírkami. Na obou koncích trubky cívky vyvrtejte ještě díry o průměru asi 5 mm (6 mm od konců) pro upevnění cívky šrouby do dřevěných lůžek.
Jiskříště se skládá ze dvou ramének z mosazného drátu o průměru 2 mm, pravoúhle zahnutých. Na jedné straně drátu vyřízněte závit M2 k upevnění ramének k desce dvěma maticemi a na druhý konec připájejte velmi hladké kuličky z ložiska o průměru asi 10 mm. // Pokud se někomu podaří připájet ložiskovou kuličku k drátu, dejte mi prosím vědět. Foto tohoto člověka rád zveřejním na webu :-) T. //
Další prací bude zhotovení kondenzátoru. Opatřete si u sklenáře skleněnou desku 220x220 mm tloušťky 2 mm. Obě strany natřete kopálovým lakem a pokryjte hliníkovou fólií (např. Alobal) o rozměru 180x180 mm, hadříkem ji vyrovnejte a nechte lak zaschnout. Po okraji desky vznikne pás bez polepu, široký 20 mm. Tím skončila montáž přístroje a můžete začít se zapojením podle obr. 5.
Oba konce sekundární cívky vyrovnejte, zastříhněte asi v délce 80 mm a postavte je kolmo vzhůru k cívce. Jakýmkoliv drátem izolovaným PVC spojte jedno raménko jiskřiště s jedním koncem primární cívky.Na druhý konec cívky připojte tlustší drát tak, aby se dotýkal vrchního polepu kondenzátoru (musí pružit). Také dolní polep kondenzátoru podobně spojte s druhým raménkem jiskřiště. Tímto způsobem bude možné při slaďování transformátoru kondenzátor vysunovat a zasunovat. Raménka jiskřiště budou sloužit současně jako přívod vysokého napětí od zapalovacích cívek. Celkový pohled na transformátor, zapalovací cívky a přerušovač je na obr. 6.
Uvedení přístroje do chodu.
Nejprve seřiďte improvizovaný induktor tak, aby dával maximální délku jiskry. Toto napětí zaveďte na jiskřiště, které nařídíte přiblížením kuliček k sobě až na vzdálenost, kdy prvně nastane mezi nimi výboj, který bude proti výboji na zapalovacích cívkách dlouhý jen několik desetin mm.
Při použití jiného zdroje vn hleďte, aby se místo jiskření (pozná se podle charakteristického praskotu) nevytvořil elektrický oblouk, ten totiž nevytváří vysokofrekvenční oscilace. Jiskřiště přikryjte nějakou izolační krabičkou, aby jeho pronikavé světlo nerušilo slaďování a pozdější pokusy v zatemněné místnosti. Během jiskření se objeví na obou koncích sekundární cívky i při částečném sladění (ihned na počátku) krásný namodralý tichý výboj po celé délce konce drátu. Nyní ubírejte (pomocí čepelky na holení) odřezáváním proužků fólie z jedné strany kondenzátoru plochu polepu nebo přidávejte polep, až dosáhnete maximálního sršení z konců sekundární cívky. Tím bude transformátor sladěn. Pro snazší doladění transformátoru dodržte rozměry obou cívek, vinutí a kondenzátoru.
Nyní můžete přistoupit k pokusům s transformátorem.
Vybíjením kondenzátoru na jiskřišti protéká primární cívkou vysokofrekvenční proud, který indukuje v sekundární cívce napětí podle poměru počtu závitů obou cívek. Maximálního účinku se dosáhne jen tehdy, budou-li obě cívky v rezonanci.
Vysokofrekvenční proud nezpůsobuje bolestivé stahy svalů. Při rychlém uchopení konců sekundární cívky průchod proudu naším tělem nepocítíme, protože prochází jen povrchem těla (skin efekt). Při nedokonalém kontaktu s tělem, nebo při přechodu krátkou jiskrou na naši pokožku vyvolá pálení, popřípadě po delší chvíli až lehké popálení. Pokusy konejme v čase, kdy televize nevysílá program, abychom nerušili televizní program sousedům.
Efektní jsou pokusy v setmělé místnosti. Z konců drátu sekundární cívky můžete vytvářet různé obrazce i písmena, která budou modrofialově svítit za bohatého vývinu ozónu. Neonka, držená za patici nebo za sklo, svítí až 1/2 m od transformátoru. Zvláště krásný výboj vytvoří přepálená žárovka, přiložíte-li ji paticí nebo baňkou ke konci sekundární cívky. Přiložíte-li "zdravou" žárovku 15 až 25 W pro 220 V jen jedním pólem k některému konci sekundární cívky, nažhaví se její vlákno, aniž by byl připojen druhý pól.
Doufám, že najdete sami ještě mnoho dalších pokusů s transformátorem a že vás dobře pobaví i poučí. Doporučuji jeho zhotovení především zájmovým kroužkům.
POZOR!
Tormovy poznámky.
Text pochází z roku 1974 a je notně poplatný době a tehdejší technologické bázi. Nejprve tedy upřesnění technologického charakteru - "Upon" nahradíme epoxidovým nebo akrylátovým lepidlem, "kopálový lak" lze koupit již jen v potřebách pro výtvarníky, ale nahradí jej lak chlórkaučukový, "prodejny motocyklů Pionýr" nahradí návštěva nejbližšího vrakoviště. Celou konstrukci lze bezesporu řešit elegantněji, v této podobě je uvedena hlavně kvůli jistému půvabu, který pro techniky (i nepamětníky) má. Pro všechny, kdo se rozhodnou konstrukci zopakovat ale musím zdůraznit - toto NENÍ BDSM hračka. Zhotovené zařízení intenzivně a širokopásmově ruší telekomunikační služby. Budící induktor vytváří impulsní vysoké napětí s energií, postačující k závažnému poškození zdraví či k usmrcení. Přístroj produkuje vysokofrekvenční pole, silně ohřívající tkáně - "rychlé uchopení konců" sekundární cívky rozhodně nelze doporučit. Velmi vysoké napětí může být přítomno i na polepech kondenzátoru a sama konstrukce je vše, jenom ne bezpečná. Byl bych proto rád, kdybyste celý text brali pouze jako svého druhu zajímavost a o jeho realizaci se pokusili jen v případěm že naprosto přesně víte, co děláte a jednoznačně chápete princip funkce. A neberte to na lidi !
Text pro WEB vzniknul opisem z AR 11/74, při snaze maximálně zachovat formátování originálu i dobové odchylky z pravopisných norem. Případné zjevné překlepy nechť čtenář považuje za projev mé neschopnosti mechanicky opisovat tři stránky tištěného textu :-)
Závěr od Renaty.
Milé mé dámy, drazí pánové, hodně dlouho jsem pro Eleferno nic nenapsala, toto ale napsat musím - ze zveřejnění tohoto návodu mám poněkud rozpačité pocity. Jako lékařka bych asi měla protestovat důrazněji, z druhé strany mám pro jiskřičky a barevná světla nevysvětlitelnou slabost :-) Mějte ale, prosím, na paměti následující: Vysokofrekvenční proud pálí a prokrvuje. I ty krásné violet wandy, určené (přiznejme si to) na hraní dokáží zajistit zcitlivění prsu, hraničící s bolestivostí na pár následujích dnů. Přitom jde o zařízení, převážně vyvíjená konstruktérem, který umí spočítat rezonanční frekvence a pracovní kmitočet. Ty se v domácích podmínkách dodržují obtížně, vlastní návrh pak předpokládá alespoň základní znalosti o diatermii, které při vší potřebné úctě u většiny Pánů raději nepředpokládám, abych nebyla rozčarována. Mohu-li se vyjádřit za sebe, je to jednoznačné - přečtete si to, ale nestavte to a když už to postavíte, buďte strašně opatrní a hlavně to neberte na lidi.
