סליל טסלה – הבדלי גרסאות

ברגע שזרם עובר דרך סליל, הוא גורם לשדה מגנטי להיווצר בסליל, ולפי חוק לנץ, הסליל ינסה להתנגד לשינוי המגנטי שמתרחש בו עם מעבר הזרם, לכן הזרם לא ישר יזרום ישר במלוא העוצמה דרך הסליל, אלא יקח לו כמה שניות עד שהוא יגיע לזרם המירבי (עכבה), הזמן לזרם המירבי תלוי בגודל הסליל, אם הסליל קטן (רק כמה מיקרוהנרי) הזרם המירבי יגיע למקסימום תוך כמה אלפיות השניה, אם הסליל בעל השראה גדולה (כמה מיליהנרי) אז התהליך יקח כמה שניות טובות, ואם הסליל ענק-זה גם יכול לקחת כמה דקות. אותו הדבר קורה כשהזרם לסליל נפסק, עדיין יש שדה מגנטי בסליל, והסליל שוב מתנגד לשינוי הפתאומי בשדה המגנטי שחל בו (הזרם נפסק בפתאומיות, לכן גם השדה המגנטי נופל ל-0),ולכן הזרם בסליל לא ירד ישר ל-0,אלא שוב יקח כמה שניות לענין להתרחש (בהתאמה לגודל הסליל). הדבר מורגש במיוחד בשנאים רגילים שיש בבית, ניתן לראות שגם לאחר 5 שניות מהרגע שמנתקים טרנספורמטור רגיל מהחשמל, נורית הבקרה שעליו עדיין דולקת (בדיוק מהסיבה שהשנאי הוא סליל שמתנגד לשינוי הפתאומי בזרם שנגרם בשל הניתוק מהחשמל).

קבל מתנהג בצורה דומה לסליל, רק שהסיבה הפיזיקלית שונה, כאן לא מדובר בשדה מגנטי שמשתנה ולכן גורם לעכבה בזרם, אלא בטעינת לוחות הקבל במטען חשמלי, וגם אז לוקח זמן עד שהקבל נטען (ברגע שהקבל טעון הוא גורם לנתק במעגל החשמלי), ולחליפין ברגע שמפסיקים את הזרם לוקח לקבל זמן עד שהוא מתפרק מהמטען שהוא צבר. וגם כאן זמן טעינת ופריקת הקבל תלויים בקיבולת שלו.

עכשיו לענין הרזוננס (תהודה)-ברגע שמחברים למעגל חשמלי גם קבל וגם סליל מתרחשת תופעה מאוד מיוחדת. בשל העובדה שכל אחד מהם נותן לזרם דרכו לעבור לאט יותר בהתאם לגודלו, מופעל בין הקבל לסליל משוב. ברגע שהסליל מתפרק הוא טוען את הקבל, ואז הקבל רוצה להתפרק ואז הוא טוען את הסליל בשדה מגנטי. כלומר מתקיימת כאן מעין נדנדה של זרם שנעה בין הקבל לסליל, והקצב שבה נדנדת הזרם מתנדנדת תלויה בגודל של הקבל והן בגודל של הסליל. ככל שאלו יהיו בעלי ערכים נמוכים יותר (הקבל בקיבולו והסליל בהשראתו) הנדנדה תנדנד מאוד מהר (כי לוקח רק כמה אלפיות השניה לסליל להתפרק מהשדה ולקבל להטען במטען ולהיפך. לתופעה הזאת קוראים רזוננס, ובעצם עליה מושתת כל תשתית הרדיו. כשאתם שומעים רדיו, אתם צריכים להתכוון לתדר מאוד מסויים של התחנה,ולכן יש ברדיו מעגל רזוננס של קבל וסליל (הקבל משתנה באמצעות הכפתור שאתם מסובבים לכיול התחנה), וכך כשהתדר נדנדה של הסליל והקבל תואמים את התדר של השידור - אתם קולטים את התחנה, ואותה בלבד, כי כל תדר אחר שיש על האנטנה לא מתאים לתדר שנוצר בין הקבל לסליל, ולכן הזרם שתדרים אחרים מיצרים על האנטנה, לא יכולים לעבור דרך המעגל ולא מגיעים לרמקול שישמיע לכם את השידורים האחרים.

בסליל טסלה יש חשיבות עליונה ליצור תדר מאוד גבוהה של 2 מיליון תנודות בשניה, והדרך ליצור תדר כזה היא ע"י קבל וסליל כמובן שנמצאים ברזוננס. בגלל שהתדר כ"כ גבוההגבוה, צריך סליל שיוכל להתפרק מאוד מהר (תוך כמה מיליוניות השניה) וקבל שיוכל להטען מהר מאוד בהתאם, לכן ישנו סליל של 1000 כריכות, שהוא נותן לנו סליל בעל השראה עצמית של כמה מיקרוהנרי (מאוד נמוך) והקבל שהוא הבייגלה ממתכת (טורוס) שאתם רואים בתמונות על ראש סליל הטסלה, מספק קיבולת נמוכה של כמה מיקרופאראד, ולכן הנידנוד שנוצר ביניהם מגיע למהירות אדירה של 2 מיליון פעם בשניה-והרי לכם תדר גבוההגבוה. כעת לענין המתח הגבוה:לסליל הטסלה מזינים מקור מתח ראשוני של 10,000 וולט (שנאי של נורות ניאון, מסכי מחשב ישנים או מיקרוגל ישן), המתח הזה הוא לרוב DC,ומכיוון שאנו צריכים להעלות את המתח באמצעות השנאה, עלינו להפוך את הזרם לזרם פועם ומשתנה, אחרת לא יהיה שינוי בשטף המגנטי על הסליל המשני, ולא נוכל לקבל השראה. הדרך להפוך את הזרם למעיין AC היא ע"י קטימת המעגל החשמלי הראשוני, כך שיווצר רווח בחיווט של כס"מ 1 בתוספת קבל וסליל, מה שקורה הוא שהקבל נטען מה-10Kv,וברגע שיש מספיק אנרגיה עליו הוא יכול לינן את האוויר שבמרווח של הס"מ, וע"י ליצור פריצה דיאלקטרית של האוויר,והזרם יעבור למשך כמה מילישניות,וכמובן הכל יהיה ברזוננס עם הסליל, כלומר בעצם לקחנו מקור זרם ישר DC, והפכנו אותו לזרם שיוצא בפעימות בעקבות הרזוננס שיש בין הקבל,הסליל ומרווח הניצוץ. מתח פועם זה מושרה על הסליל של ה-1000 כריכות (הראשוני 10 כריכות השניוני 1000) כך שאנו הופכים 10Kv ל-1Mv.והרי לכם סליל טסלה.