特斯拉線圈(Tesla Coil)是一種使用共振原理運(yùn)作的變壓器(共振變壓器)，由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉在 1891 年發(fā)明，主要用來(lái)生產(chǎn)超高電壓但低電流、高頻率的交流電力。特斯拉線圈由兩組(有時(shí)用三組)耦合的共振電路組成。特斯拉線圈難以界定，尼古拉·特斯拉試行了大量的各種線圈的配置。特斯拉利用這些線圈進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如電氣照明，熒光光譜，X 射線，高頻率的交流電流現(xiàn)象，電療和無(wú)線電能傳輸，發(fā)射、接收無(wú)線電電信號(hào)。

SGTC(Spark Gap Tesla Coil)的中文名是：火花間隙特斯拉線圈。尼古拉·特斯拉先生本人當(dāng)年發(fā)明的“特斯拉線圈”就屬于 SGTC。由于 SGTC 構(gòu)造、原理較為簡(jiǎn)單，所以也是現(xiàn)階段初學(xué)者入門(mén)特斯拉線圈。

組成與原理

SGTC 由一個(gè)感應(yīng)圈、變壓器、打火器、兩個(gè)電容器和一個(gè)初級(jí)線圈僅幾圈的互感器組成。

原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然后經(jīng)由兩極線圈，從放電終端放電的設(shè)備。通俗一點(diǎn)說(shuō)，它是一個(gè)人工閃電制造器。放電時(shí)，未打火時(shí)能量由變壓器傳遞到電容陣;當(dāng)電容陣充電完畢，兩極電壓達(dá)到擊穿打火器中的縫隙的電壓時(shí)，打火器打火。此時(shí)電容陣與主線圈形成回路，完成 LC 振蕩，進(jìn)而將能量傳遞到次級(jí)線圈。這種裝置可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，有極高危險(xiǎn)。

特斯拉線圈的線路和原理都非常簡(jiǎn)單，但要將它調(diào)整到與環(huán)境完美的共振很不容易，特斯拉就是特別擅長(zhǎng)這項(xiàng)技藝的人。

工作過(guò)程

首先，交流電經(jīng)過(guò)升壓變壓器升至 2000V 以上(可以擊穿空氣)，然后經(jīng)過(guò)由四個(gè)(或四組)高壓二極管組成的全波整流橋，給主電容(C1)充電。打火器是由兩個(gè)光滑表面構(gòu)成的，它們之間有幾毫米的間距，具體的間距要由高壓輸出端電壓決定。當(dāng)主電容兩個(gè)極板之間的電勢(shì)差達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)擊穿打火器處的空氣，和初級(jí)線圈(L1，一個(gè)電感)構(gòu)成一個(gè) LC 振蕩回路。這時(shí)，由于 LC 振蕩，會(huì)產(chǎn)生一定頻率的高頻電磁波，通常在 100kHz 到 1.5MHz 之間。放電頂端(C2)是一個(gè)有一定表面積且導(dǎo)電的光滑物體，它和地面形成了一個(gè)“對(duì)地等效電容”，對(duì)地等效電容和次級(jí)線圈(L2，一個(gè)電感)也會(huì)形成一個(gè) LC 振蕩回路。當(dāng)初級(jí)回路和次級(jí)回路的 LC 振蕩頻率相等時(shí)，在打火器打通的時(shí)候，初級(jí)線圈發(fā)出的電磁波的大部分會(huì)被次級(jí)的 LC 振蕩回路吸收。從理論上講，放電頂端和地面的電勢(shì)差是無(wú)限大的，因此在次級(jí)線圈的回路里面會(huì)產(chǎn)生高壓小電流的高頻交流電(頻率和 LC 振蕩頻率一致)，此時(shí)放電頂端會(huì)和附近接地的物體放出一道電弧。