סליל טסלה
סליל טסלה הוא שנאי תהודה המשמש ליצירת זרם חילופין חזק במתח חשמלי גבוה. הסליל הומצא בשנת 1891 על ידי ניקולה טסלה.
עקרונות
[עריכת קוד מקור | עריכה]הפעולה של סליל טסלה מבוססת על תופעת התהודה באלקטרוניקה. כאשר זרם חשמלי עובר דרך סליל השראה, הוא גורם לשדה מגנטי להיווצר בסליל, ולפי חוק לנץ ייווצר כוח אלקטרו מניע בכיוון שיתנגד לשינוי השטף המגנטי. הזרם לא יגדל מיד אלא באופן מעריכי, וזמן הגידול האופייני תלוי בהשראות הסליל: עבור השראות בסדר גודל של מיקרו-הנרי זמן הגידול האופייני יהיה כמה אלפיות השנייה, ועבור השראות של כמה מיליהנרי זמן הגידול האופייני יהיה בסדר גודל של שניות. תהליך דומה קורה כאשר הזרם לסליל נפסק - הוא דועך באופן מעריכי עם אותו זמן דעיכה אופייני.
במעגל RC, קבל מתנהג בצורה דומה לסליל, אלא שכאן לא מדובר בהשראה אלקטרומגנטית אלא בטעינת לוחות הקבל במטען חשמלי, תהליך שאורך זמן אופייני שתלוי בקיבול שלו.
במעגל RLC - מעגל שמכיל גם קבל וגם סליל - מתרחשת תופעה ייחודית. הזרם שפורק את הקבל טוען את הסליל בשטף מגנטי, ולאחר מכן נפרק הסליל מהשטף המגנטי וטוען את הקבל, וחוזר חלילה. זהו למעשה מתנד הרמוני והתדירות הטבעית שלו תלויה בקיבול הקבל ובהשראות הסליל. ככל שאלו בעלי ערכים נמוכים יותר קצב שינוי הזרם מהיר יותר. כאשר מוזן למעגל זרם חילופין בתדירות הטבעית של המעגל, הוא מוגבר מאוד - ולתופעה זו קוראים תהודה.
בסליל טסלה יש צורך ליצור תדירות גבוהה מאוד - כ-2 מיליון הרץ, וכתוצאה מכך נעשה שימוש בסליל שבו כ-1,000 כריכות שנותן השראות של כמה מיקרוהנרי, וקבל גדול בצורת טורוס (הנראה בתמונה על ראש סליל הטסלה), בעל קיבול של כמה מיקרופאראד. תדירות התהודה מגיעה לכ-2 מיליון הרץ.
לסליל הטסלה מחובר מקור מתח ראשוני של 10,000 וולט (10 קילו-וולט, ק"ו). מתח זה הוא לרוב מתח בזרם ישר, ועל מנת ליצור זרם חילופין קוטמים את המעגל החשמלי הראשוני, כך שייווצר רווח בחיווט של כסנטימטר אחד בתוספת קבל וסליל. הקבל נטען למתח של כ-10 ק"ו, וכאשר השדה החשמלי מספיק חזק הוא מיינן את האוויר שבמרווח באורך הסנטימטר, וכך יוצר פריצה חשמלית באוויר. הזרם עובר באוויר במשך כמה מילישניות, והתהליך חוזר על עצמו כך שהזרם יוצא בפעימות בזמן מחזור שתלוי בגודל מרווח האוויר, בקיבול הקבל ובהשראות הסליל. מתח פועם זה מושרה על הסליל של 1,000 הכריכות וכך מתח של 10 ק"ו הופך למתח גבוה יותר של 10,000 ק"ו.
אזכורים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- בסדרת משחקי המחשב Command & Conquer: Red Alert ישנם טנקים, חיילים, ומתקני טסלה היוצרים הבזק חשמלי בהתקרב דמות אויב.
- בסרטו של כריסטופר נולאן "יוקרה" (2006), המבוסס על ספרו הבדיוני של כריסטופר פריסט בעל אותו השם, סליל טסלה מוצג כמכונה שמשכפלת עצמים. את דמותו של טסלה שיחק בסרט הקולנוע, הזמר־אמן דייוויד בואי.
קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- ד"ר אבי סאייג, שדון הברקים של טסלה, באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 21 במרץ 2019
