Сам принцип дії наочно показаний на простій виробі, в якій світлодіод може спалахувати без проводів на відстані 2 см від джерела енергії. Схема, яка діє як підвищуючий перетворювач напруги, а також бездротові передавач та приймач електроенергії, може бути покращена та реалізована у багатьох мозкопроектах.
Крок 1: Нам знадобиться
NPN транзистор — я взяв 2N3904, але ви можете використовувати будь-який NPN транзистор (337, BC547 і т.д.), PNP транзистор теж буде працювати тільки дотримуйтесь полярності з'єднань.
обмотковий або ізольований провід — близько 3-4 метрів (проводи можна «добути» з багатьох приладів, трансформаторів, динаміків, моторчиків, реле тощо)
резистор 1 ком - буде використовуватися для захисту транзистора від згоряння в разі перевантаження, також можна використовувати резистори до 5 ком, можна навіть без резистора, але тоді акумулятор буде розряджатися швидше.
світлодіод – пригодиться будь-який, головне дотримуватися схеми.
батарейка 1.5В – не застосовуйте батареї більшого вольтажу, щоб не пошкодити транзистор.
ножиці або ножем.
паяльник (опціонально).
запальничка (опціонально) для видалення ізоляції з дротів.
Крок 2: Дивимося відео процесу
Крок 3: Резюмуючи відео
Отже, на циліндричний предмет намотуємо котушку з 30 витків, це буде котушка А. Далі намотуємо другу котушку того ж діаметра, але при цьому спочатку накручуємо 15 витків і робимо відвід, а потім ще 15 витків, це котушка В. Котушки закріплюємо від розмотування будь-яким відповідним способом, наприклад, просто робимо вузли з висновків котушок. Важливий момент: для правильного функціонування цієї виробидіаметри обох котушок та кількість витків мають бути однаковими.
Висновки обох котушок зачищаємо та приступаємо до паяння ланцюга. Визначаємося з емітером, базою та колектором свого транзистора та до бази припаюємо резистор. Інший висновок резистора припаюємо до вільного виведення котушки, не до виведення-відведення. Другий вільний висновок котушки, знову не відведення, припаюємо до колектора.
Для зручності можна до емітера припаяти невеликий шматочок дроту, так буде простіше приєднувати батарейку.
Ланцюг приймача збирається легко: до висновків котушки А припаюємо світлодіод. І мозокробкаготова!
Крок 4: Принципова схема
Крок 5: Наочний малюнок
Крок 6: Тестування
Для приведення саморобкиу працездатний стан підключаємо відведення котушки до «плюсу» батарейки, а «мінус» до емітера транзистора. Потім підносимо котушки паралельно один до одного і діод світиться!
Крок 7: Пояснення
Трохи поясню, як це все функціонує.
Передавач у нашій виробіце ланцюг осцилятора. Ви, може, чули про «ланцюг крадучої Джоулі», яка вражає схожа з нашим ланцюгом передавача. У «ланцюзі крадучої Джоулі» електроенергія від батарейки 1.5В перетворюється на більш високу напругу, але імпульсну. Світлодіоду потрібно 3В, але завдяки «ланцюгу Джоулі, що краде» він чудово світиться і від 1.5В.
«Ланцюг, що краде Джоулі» відомий як конвертер і генератор, ланцюг, який ми створили, також є генератором і конвертером. А енергія на світлодіод подається за допомогою індукції, що виникає в котушках, яку можна пояснити мозковому прикладіТрадиційного трансформатора.
Припустимо, що трансформатор має дві однакові котушки. Тоді під час проходження електрики по одній котушці вона стає магнітом, друга котушка потрапляє в магнітне поле першої і, внаслідок цього, нею теж починає текти струм. Якщо напруга в першій котушці змінна, отже, вона імпульсно втрачає свої магнітні властивості, отже, і друга котушка імпульсно потрапляє в магнітне поле першої, тобто і в другій котушці утворюється змінна напруга.
В нашої саморобцікотушка передавача створює магнітне поле, в яке потрапляє котушка приймача, з'єднана зі світлодіодом, який перетворює отриману енергію на світло!
Представлена мозокробкаперетворює отриману енергію на світло, але можна використовувати її різноманітніше. Також можна застосовувати принципи цієї саморобкидля створення фокусів, кумедних подарунків чи наукових проектів. Якщо варіювати діаметри та кількість витків на котушках, то можна досягти максимальних значень, або можна змінити форму котушок і т.д., можливості не обмежені!
Крок 9: Усунення несправностей
При створенні цієї саморобкиможливі такі проблеми:
Транзистор занадто гріється - перевірте номінал резистора, можливо, його потрібно підвищити. Я спочатку не використовував резистор і транзистор при цьому згорів. Або як варіант використовуйте радіатор для транзистора, а може й інший транзистор з більш високим значенням посилення.
Світлодіод не світиться – причин може бути багато. Перевірте якість з'єднання, чи правильно розпаяли базу та колектор, переконайтеся, що котушки рівного діаметра, чи немає короткого замиканняв ланцюзі.
Сьогоднішній експеримент з індукцією закінчено, дякую за увагу та успіхи у творчості!
Бездротова передача для доставки електрики має можливість постачати основні досягнення в галузі промисловості та додатках, що залежать від фізичного контакту роз'єму. Воно, своєю чергою, може бути ненадійним і призвести до невдач. Передача бездротової електроенергії була вперше продемонстрована Нікола Тесла у 1890-х роках. Однак тільки в останнє десятиліття технологія була використана настільки, що вона пропонує реальні, відчутні переваги для додатків реального світу. Зокрема, розвиток резонансної бездротової системи живлення для ринку побутової електронікипоказало, що зарядка індукції забезпечує нові рівні зручності для мільйонів повсякденних пристроїв.
Розглянута потужність широко відома багатьма термінами. Включаючи індуктивну передачу, зв'язок, резонансну бездротову мережуі таку саму віддачу напруги. Кожна з цих умов, по суті, описує той самий фундаментальний процес. Бездротова передача електроенергії або потужності від джерела живлення до напруги навантаження без роз'ємів через повітряний зазор. Основою є дві котушки - передавача та приймача. Перша збуджується змінним струмом для генерації магнітного поля, яке, своєю чергою, індукує напругу на другий.
Як працює система, що розглядається
Основи бездротової потужності включають роздачу енергії від передавача до приймача через коливальне магнітне поле. Для цього постійний струм, що подається джерелом живлення, перетворюється на високочастотний змінний. За допомогою спеціально розробленої електроніки, вбудованої у передавач. Змінний струм активує котушку мідного дроту в роздавачі, яка генерує магнітне поле. Коли друга (приймальна) обмотка розміщується у безпосередній близькості. Магнітне поле може викликати змінний струм у котушці, що приймає. Електроніка в першому пристрої потім перетворює змінний назад на постійний, який стає споживаною потужністю.
Схема бездротової передачі електроенергії
Напруга "мережі" перетворюється на сигнал змінного струму, який потім посилається на котушку передавача через електронний ланцюг. Протікає через обмотку роздавача, що індукує магнітне поле. Воно, своєю чергою, може поширюватися на котушку приймача, що у відносної близькості. Потім магнітне поле генерує струм, що протікає через обмотку приймального пристрою. Процес, за допомогою якого енергія поширюється між передавальної та приймальною котушками, також згадується як магнітний або резонансний зв'язок. І досягається за допомогою обох обмоток, що функціонують на тій самій частоті. Струм, що тече в котушці приймача, перетворюється на постійний за допомогою схеми приймача. Потім може використовуватись для живлення пристрою.
Що означає резонанс
Відстань, на яку може передаватися енергія (або потужність), збільшується, якщо котушки передавача та приймача резонують на одній частоті. Подібно до того, як вилка, що настроюється, коливається на певній висоті і може досягати максимальної амплітуди. Це стосується частоти, з якою об'єкт природним чином вібрує.
Переваги бездротової передачі
У чому полягають переваги? Плюси:
- скорочуються витрати, пов'язані з підтримкою прямих з'єднувачів (наприклад, у традиційному промисловому слизькому кільці);
- більша зручність для заряджання звичайних електронних пристроїв;
- безпечна передача до додатків, які повинні залишатися герметично закритими;
- електроніка може бути повністю прихована, що знижує ризик корозії через такі елементи, як кисень і вода;
- надійна та послідовна подача харчування на обертове, високомобільне промислове обладнання;
- забезпечує надійну передачу потужності в критично важливі системиу вологому, брудному та рухомому середовищі.
Незалежно від застосування, ліквідація фізичного з'єднання забезпечує ряд переваг у порівнянні з традиційними роз'ємами живлення кабелю.
Ефективність аналізованої передачі енергії
Загальна ефективність бездротової системи є найважливішим чинником у визначенні її продуктивності. Результативність системи вимірює кількість потужності, що передається між джерелом живлення (тобто настінною розеткою) і приймаючим пристроєм. Це, своєю чергою, визначає такі аспекти як швидкість зарядки і дальність поширення.
Системи бездротового зв'язкурізняться залежно від рівня ефективності, заснованого на таких чинниках, як конфігурація і дизайн котушки, відстань передачі. Менш результативний пристрій буде генерувати більше викидів і призведе до меншої потужності, що проходить через приймальний пристрій Як правило, бездротові технологіїпередачі електроенергії для таких пристроїв як смартфони можуть досягати 70% продуктивності.
Як вимірюється ефективність
У сенсі як кількість потужності (у відсотках), яка передається від джерела живлення до приймального пристрою. Тобто, бездротова передача електроенергії для смартфона з ККД 80% означає, що 20% вхідної потужності втрачено між настінною розеткою та батареєю для гаджета, що заряджається. Формула для вимірювання ефективності роботи: продуктивність = постійний струм вихідний, поділений на вхідний, отриманий результат помножити на 100%.
Бездротові способи передачі електроенергії
Потужність може поширюватися по мережі, що розглядається, майже по всіх неметалевих матеріалах, включаючи, але не обмежуючись ними. Це такі тверді речовини, як деревина, пластмаса, текстиль, скло та цегла, а також гази та рідини. Коли металевий або електропровідний матеріал (тобто міститься в безпосередній близькості від електромагнітного поля, об'єкт поглинає потужність з нього і в результаті нагрівається. Це, в свою чергу, впливає на ефективність системи. Ось як працюють індукційні приготування, наприклад, неефективна передача потужності із варильної панелі створює тепло для приготування їжі.
Щоб створити систему бездротової передачіелектроенергії, необхідно повернутися до витоків теми, що розглядається. А, точніше, до успішного вченого та винахідника Нікола Тесла, який створив та запатентував генератор, здатний брати харчування без різних матеріалістичних провідників. Отже, для реалізації бездротової системи необхідно зібрати всі важливі елементи та частини, в результаті буде реалізована невелика пристрій, яка створює електричне поле високої напруги в повітрі, навколо нього. При цьому є невелика вхідна потужність, що забезпечує бездротову передачу енергії на відстані.
Одним з найважливіших способів передачі енергії є індуктивний зв'язок. Він переважно використовується для ближнього поля. Охарактеризовано на тому факті, що при проходженні струму по одному дроту на кінцях іншого індукується напруга. Передача потужності здійснюється шляхом взаємності між двома матеріалами. Загальний приклад – це трансформатор. Мікрохвильова передача енергії як ідея була розроблена Вільямом Брауном. Вся концепція включає перетворення змінного струму в радіочастотне і передачу його в просторі і повторне в змінну потужність на приймачі. У цій системі напруга генерується із використанням мікрохвильових джерел енергії. Таких як клістрон. І ця потужність передається через хвилевід, який захищає від відбитої потужності. Також тюнер, який відповідає імпедансу мікрохвильового джерела з іншими елементами. Приймальна секція складається з антени. Вона приймає потужність мікрохвиль та схему узгодження імпедансу та фільтра. Ця приймальна антена разом з пристроєм, що випрямляє, може бути диполем. Відповідає вихідному сигналу з подібним звуковим оповіщенням блоку випрямлення. Блок приймача також складається з подібної секції, що складається з діодів, які використовуються для перетворення сигналу на оповіщення постійного струму. Ця система передачі використовує частоти в діапазоні від 2 до 6 ГГц.
Бездротова передача електроенергії за допомогою реалізованого генератором із застосуванням подібних магнітних коливань. Суть полягає в тому, що цей пристрій працював завдяки трьом транзисторам.
Використання пучка лазера для передачі потужності у вигляді світлової енергії, яка перетворюється на електричну на приймальному кінці. Саме матеріал отримує живлення з використанням джерел, таких як Сонце або будь-який генератор електроенергії. І, відповідно, реалізує фокусоване світло високої інтенсивності. Розмір та форма пучка визначаються набором оптики. І це передане лазерне світло приймається фотогальванічними осередками, які перетворять його на електричні сигнали. Він зазвичай використовує оптоволоконні кабелі для передачі. Як і в базовій сонячній енергетичній системі, приймач, що використовується в поширенні на основі лазера, є масивом фотоелектричних елементів або сонячної панелі. Вони, у свою чергу, можуть перетворювати безладний на електрику.
Суттєві особливості роботи пристрою
Потужність котушки Тесла полягає в процесі, що називається електромагнітною індукцією. Тобто поле, що змінюється, створює потенціал. Він змушує протікати струм. Коли електрика тече через котушку дроту, він генерує магнітне поле, яке заповнює область навколо обмотки певним чином. На відміну від деяких інших експериментів із високою напругою, котушка Тесла витримала безліч перевірок та проб. Процес був досить трудомістким і тривалим, але результат був успішним, тому вдало запатентований вченим. Створити подібну котушку можна за наявності певних складових. Для реалізації будуть потрібні такі матеріали:
- довжина 30 см ПВХ (що більше, тим краще);
- мідний емальований дріт (вторинний дріт);
- березова дошка для основи;
- 2222A транзистор;
- приєднання (первинний) провід;
- резистор 22 кОм;
- перемикачі та з'єднувальні дроти;
- акумулятор 9 вольт.
Етапи реалізації пристрою Тесла
Для початку необхідно помістити невеликий слот у верхню частинутруби, щоб обернути один кінець дроту навколо. Повільно та обережно обмотувати котушку, стежачи за тим, щоб не перекривати дроти і, при цьому, не створювати прогалин. Цей крок - найскладніша і стомлююча частина, але витрачений час дасть дуже якісну та гарну котушку. Кожні 20 або близько того, поворотів поміщаються кільця маскуючої стрічки навколо обмотки. Вони виступають бар'єром. Якщо котушка почне розплутуватися. По завершенні потрібно обернути щільну стрічку навколо верхньої та нижньої частини обмотки та розпорошити її 2 або 3 шарами емалі.
Потім необхідно підключити первинний та вторинний акумулятор до батареї. Після цього - включити транзистор і резистор. Менша обмотка є основною, а триваліша обмотка - вторинною. Можна додатково встановити алюмінієву сферу зверху труби. Крім того, з'єднати відкритий кінець вторинної з доданою, яка діятиме як антена. Необхідно створювати все з обережністю, щоб не торкатися вторинного пристрою при включенні живлення.
За самостійної реалізації існує небезпека займання. Потрібно перевернути вимикач, встановити лампу розжарювання поруч із бездротовим пристроєм передачі енергії та насолоджуватися світловим шоу.
Бездротова передача через систему сонячної енергії
Традиційні провідні зміни реалізації енергії зазвичай вимагають наявності проводів між розподіленими пристроями та споживчими одиницями. Це створює безліч обмежень як вартість системних витратна кабелі. Втрати, завдані передачі. А також витрати у розподілі. Тільки опір лінії передачі призводить до втрати близько 20-30% енергії, що генерується.
Одна з найсучасніших бездротових систем передачі енергії ґрунтується на передачі сонячної енергії з використанням мікрохвильової печіабо лазерного променя. Супутник розміщений на геостаціонарній орбіті та складається з фотоелектричних елементів. Вони перетворять сонячне світло на електричний струмякий використовується для живлення мікрохвильового генератора. І, відповідно, реалізує потужність мікрохвиль. Ця напруга передається з використанням радіозв'язку та приймається на базовій станції. Вона являє собою комбінацію антени та випрямляча. І перетворюється назад на електрику. Вимагає живлення змінного чи постійного струму. Супутник може передавати до 10 МВт потужності радіочастоти.
Якщо говорити про систему поширення постійного струму, то це неможливо. Тому що для цього потрібен роз'єм між джерелом живлення та пристроєм. Існує така картина: система повністю позбавлена проводів, де можна отримати потужність змінного струму в будинках без додаткових пристроїв. Там, де є можливість зарядити свій мобільний телефон без потреби фізично підключатися до гнізда. Звісно, така система можлива. І багато сучасних дослідників намагаються створити щось модернізоване, при цьому вивчивши роль розробки нових способів бездротової передачі електроенергії на відстані. Хоча, з погляду економічної складової, для держав це буде не зовсім вигідно, якщо впроваджувати такі пристрої повсюдно і замінювати стандартну електрику на природну.
Витоки та приклади бездротових систем
Ця концепція насправді не є новою. Вся ця ідея була розроблена Ніколасом Тесла у 1893 році. Коли він розробив систему освітлювальних вакуумних ламп із використанням техніки бездротової передачі. Неможливо уявити, щоб світ існував без різних джерел зарядки, які виражені в матеріальному вигляді. Щоб стали можливими мобільні телефони, домашні роботи, MP3-плеєри, комп'ютер, ноутбуки та інші гаджети, що транспортуються, які заряджалися б самостійно, без будь-яких додаткових підключень, звільняючи користувачів від постійних проводів. Деякі з цих пристроїв можуть навіть не вимагати велику кількість елементів. Історія бездротової передачі енергії досить насичена, причому, в основному, завдяки розробкам Тесла, Вольта та ін Але, сьогодні це залишається лише даними у фізичній науці.
Основний принцип полягає в перетворенні живлення змінного струму в постійна напругаза допомогою випрямлячів та фільтрів. А потім - повернення у вихідне значення на високій частоті з використанням інверторів. Ця низьковольтна з вищими коливаннями потужність змінного струму потім переходить від первинного трансформатора до вторинного. Перетворюється на постійну напругу з використанням випрямляча, фільтра та регулятора. Сигнал змінного струму стає прямим завдяки звуку струму. А також використання секції випрямляча мосту. Отриманий сигнал постійного струму проходить через обмотку зворотнього зв'язкуяка діє як схема генератора. При цьому змушує транзистор його проводити первинний перетворювач у напрямку зліва направо. Коли струм проходить через обмотку зворотного зв'язку, відповідний струм протікає до первинної частини трансформатора у напрямку праворуч наліво.
Таким чином працює ультразвуковий спосіб передачі енергії. Сигнал формується через первинний перетворювач для обох напівперіодів оповіщення змінного струму. Частота звуку залежить від кількісних показників коливань ланцюгів генератора. Цей сигнал змінного струму з'являється на вторинній обмотці трансформатора. А коли він підключений до первинного перетворювачаіншого об'єкта, напруга змінного струму становить 25 кГц. З'являється показання через нього в понижувальному трансформаторі.
Ця напруга змінного струму вирівнюється за допомогою мостового випрямляча. І потім фільтрується і регулюється, щоб отримати вихід 5 для керування світлодіодом. Вихідна напруга 12 від конденсатора використовується для живлення двигуна вентилятора постійного струму для його роботи. Отже, з погляду фізики, передача електроенергії досить розвинена область. Однак, як показує практика, бездротові системи не до кінця розвинені та вдосконалені.
Людство прагнути до повної відмови від проводів, адже на думку багатьох вони обмежують можливості та не дозволяють діяти повністю вільно. А що якби було можливо зробити так у разі передачі електроенергії? Відповідь на це запитання можете дізнатися у даному огляді, який присвячений відеоролику з виготовлення саморобної конструкції, яка у малих розмірах надає можливості передачі електроенергії без прямого підключення проводів.
Нам знадобиться:
- мідний провід невеликого діаметра завдовжки 7 м;
- Циліндр діаметром 4 см;
- пальчикова батарея;
- Коробка для батарейки;
- резистор 10 Ом;
- Транзистор C2482;
- Світлодіод.
Беремо провід довжиною 4 метри і згинаємо його вдвічі, щоб з одного кінця залишилося два проводки, а другого кінця – зігнута частина.
Беремо за один проводок, підгинаємо його в будь-який бік і починаємо намотувати на циліндр.
Дійшовши до середини, здвоєний проводок залишаємо теж у будь-який бік і продовжуємо намотувати доки не залишиться невеликий шматок, який також потрібно залишити.
Отримане кільце з трьома кінцями необхідно зняти з циліндра та закріпити ізоляційною стрічкою.
Тепер беремо другий відрізок проводка завдовжки 3 м і намотуємо звичайним способом. Тобто в цьому випадку нам потрібно отримати не три кінці, як у випадку минулого намотування, а два.
Отримане кільце знову закріплюємо ізолентою.
Кінчики дроту потрібно обов'язково зачистити, адже він покритий захисним шаром лаку.
Щоб спростити процес складання саморобки, представляємо вашій увазі авторську схему підключення.
На схемі видно, що котушка з трьома виходами призначена для підключення джерела живлення резистора та транзистора, а на другу котушку, на якій є два кінці, потрібно прикріпити світлодіод.
Таким чином можна отримати цілком ефектну та цікаву саморобку, яку за бажання можна модернізувати і зробити більш потужною, додавши кількість витків та експериментуючи. Також звертаємо вашу увагу до того, що спалах світлодіодної лампочки, яка також служить тестером, залежить від боку підношення котушок один до одного. Це означає, що якщо при першому піднесенні лампочка не спалахнула, то варто спробувати перевернути котушку і зробити це знову.
Екологія споживання. Технології: Вчені в американській Дослідницькій лабораторії Діснея (Disney Research) розробили метод бездротової зарядки, який зробив непотрібними дроти та зарядні пристрої.
Сьогоднішні смартфони, планшети, ноутбуки та інші портативні пристроїмають величезну потужність та продуктивність. Але, крім усіх переваг мобільної електроніки, вона має і зворотний бік – постійну необхідність підзарядки через дроти. Незважаючи на нові технології батарей, ця необхідність зменшує зручність пристроїв і обмежує їх переміщення.
Вчені в американській дослідницькій лабораторії Діснея (Disney Research) знайшли вирішення цієї проблеми. Вони розробили метод бездротової зарядки, який зробив непотрібними дроти та зарядні пристрої. Причому їх метод дозволяє одночасно заряджати як гаджети, а й, наприклад, побутову технікута освітлення.
«Наш інноваційний метод робить електричний струм таким же всюдисущим, як і Wi-Fi, – каже один із директорів лабораторії та її провідний науковий фахівець Алансон Семпл. – Він відкриває дорогу для подальших розробок у сфері робототехніки, раніше обмежених ємністю батарей. Поки ми продемонстрували роботу установки в невеликій кімнаті, але немає перешкод до того, щоб збільшити її потужність до розмірів складу».
Систему бездротової передачі електроенергії розробив ще у 1890-х роках відомий вчений Нікола Тесла, проте масового поширення винахід не набув. Сьогоднішні системи передачі струму без проводів працюють переважно на вкрай обмежених просторах.
Метод, названий квазістатичним порожнинним резонансом (quasistatic cavity resonance, QSCR), полягає у подачі струму в стіни, підлогу та стелю приміщення. Вони, у свою чергу, генерують магнітні поля, які впливають на приєднаний до пристрою, що заряджається, приймач, що містить котушку. Вироблена таким чином електроенергія передається батареї, попередньо пройшовши через конденсатори, що виключають вплив інших полів.
Випробування показали, що таким чином через звичайну електричну мережуможна передавати до 1,9 кіловат потужності. Цієї енергії вистачає для того, щоб одночасно заряджати до 320 смартфонів. Причому, за словами вчених, така технологія не дорога і може легко налагодити її комерційний випуск.
Випробування проходили у спеціально створеній із алюмінієвих конструкцій кімнаті розміром 5 на 5 метрів. Семпл підкреслив, що у майбутньому наявність металевих стін може бути не обов'язковою. Можна використовувати струмопровідні панелі або спеціальну фарбу.
Розробники запевняють, що їхній спосіб передачі енергії повітрям не становить жодної загрози для здоров'я людини та будь-яких інших живих істот. Їхня безпека забезпечується за рахунок дискретних конденсаторів, які виконують роль ізолятора для потенційно небезпечних електричних полів. опубліковано
Досі не вирішено проблему передачі енергії на відстань. Хоча було поставлено межі століть. Першим, хто зміг здійснити цю мрію, став Нікола Тесла: "Передача енергії без проводів - не теорія і не просто ймовірність, як це представляється більшості людей, але явище, яке я експериментально демонстрував протягом ряду років. Сама ідея з'явилася в мене не відразу, а в результаті тривалого та поступового розвитку і стала логічним наслідком моїх досліджень, які були переконливо продемонстровані у 1893 році, коли я вперше представив світові схему моєї системи бездротової передачі енергії для всіляких цілей. Мої досліди зі струмами високої частоти були першими за весь час проведеними публічно, і вони викликали найгостріший інтерес через ті можливості, які вони відкривали, а також вражаючу природу самих явищ.
У 1891 Нікола Тесла сконструював резонансний трансформатор (трансформатор Тесла), що дозволяє отримувати високочастотні коливання напруги з амплітудою до мільйона вольт, і першим вказав на фізіологічний вплив струмів високої частоти. Стоячі хвилі електричного поля, що спостерігаються під час грози, привели Тесла до ідеї про можливість створення системи для забезпечення електроенергією віддалених від генератора споживачів енергії без використання проводів. Спочатку котушка Тесла використовувалася з метою передачі енергії на великі відстані без проводів, але невдовзі ця ідея відійшла на останній план, оскільки передати таким чином енергію на відстань практично неможливо, причиною цього є маленький ККД котушки Тесла.
Трансформатор Тесла, або котушка Тесла, - єдиний із винаходів Миколи Тесла, що носять його ім'я сьогодні. Це класичний резонансний трансформатор, що виробляє високу напругу за високої частоти. Цей пристрій використовувався вченим у кількох розмірах та варіаціях для його експериментів. Прилад був заявлений патентом № 568176 від 22 вересня 1896 як «Апарат для виробництва електричних струмів високої частоти та потенціалу».
Існує 3 види котушок Тесла:
SGTC-spark gap Tesla coil - котушка Тесла на іскровому проміжку.
VTTC-vacuum tube Tesla coil - котушка Тесла на радіолампі.
SSTC-solid state Tesla coil - котушка тесла на складніших деталях.
Опис конструкції трансформатора. В елементарній формі складається з двох котушок - первинної та вторинної, а також обв'язки, що складається з розрядника (переривника, часто зустрічається англійський варіант Spark Gap), конденсатора та терміналу (на схемі показаний як "вихід"). На відміну від багатьох інших трансформаторів, тут немає ніякого феримагнітного осердя. Таким чином, взаємоіндукція між двома котушками набагато менша, ніж у звичайних трансформаторів з феримагнітним сердечником. У даного трансформатора практично відсутній магнітний гістерезис, явища затримки зміни магнітної індукції щодо зміни струму та інші недоліки, що вносяться присутністю в полі трансформатора феромагнетика. Первинна котушка разом із конденсатором утворює коливальний контур, у якому включений нелінійний елемент - розрядник (іскровий проміжок). Розрядник, у найпростішому випадку, звичайний газовий; виконаний зазвичай із масивних електродів.
Вторинна котушка також утворює коливальний контур, де роль конденсатора виконує ємнісний зв'язок між тороїдом, кінцевим пристроєм, витками самої котушки та іншими електропровідними елементами контуру із Землею. Кінцевий пристрій може бути виконаний у вигляді диска, заточеного штиря або сфери. Термінал призначений для отримання передбачуваних іскрових розрядів великої довжини. Геометрія та взаємне положення частин трансформатора Тесла сильно впливають на його працездатність, що аналогічно проблематиці проектування будь-яких високовольтних та високочастотних пристроїв.
Ще один цікавий пристрій – генератор Ван де Граафа. Це генератор високої напруги, принцип дії якого заснований на електризації діелектричної стрічки, що рухається. Перший генератор був розроблений американським фізиком Робертом Ван де Граафом у 1929 і дозволяв отримувати різницю потенціалів до 80 кіловольт. У 1931 і 1933 були побудовані потужніші генератори, що дозволили досягти напруги до 7 мільйонів вольт. Схема генератора Ван де Граафа:
Великий порожнистий металевий електрод, що має вигляд напівсферичного купола, встановлений на ізолюючій високовольтній колоні. У порожнину електрода входить верхній кінець стрічкового транспортера електричних зарядів, Що являє собою нескінченний гумовий ремінь на текстильній основі, натягнутий на два металеві шківа і зазвичай, що рухається зі швидкістю 20 - 40 м/сек. Нижній шків, встановлений на металевій плиті, обертається електродвигуном. Верхній шків розміщується під високовольтним електродом-куполом і знаходиться під повною напругою машини. Там знаходиться система живлення джерела іонів і саме джерело. Нижній кінець стрічки проходить повз електрод підтримуваного звичайним високовольтним джерелом під високим відносно землі напругою до 100 кВ. В результаті коронного розряду електрони зі стрічки переносяться на електрод. Позитивний заряд стрічки, що піднімається транспортером, компенсується вгорі електронами купола, який отримує позитивний заряд. Максимально досяжний потенціал обмежується ізолюючими властивостями колони та повітря навколо неї. Чим більший електрод, тим вищий потенціал він може витримати. Якщо установка герметично закрита і внутрішній простір заповнений сухим стисненим газом, розміри електрода для цього потенціалу можуть бути зменшені. Заряджені частинки прискорюються у відкачаній трубці, розташованій між високовольтним електродом і «землею» або між електродами, якщо їх два. За допомогою генератора Ван де Граафа може бути отриманий дуже високий потенціал, що дозволяє прискорювати електрони, протони і дейтрони до енергії 10 Мев, а альфа-частинки, що несуть подвійний заряд до 20 Мев. Енергію заряджених частинок на виході генератора можна легко контролювати з великою точністю, що уможливлює точні вимірювання. Струм пучка протонів у постійному режимі 50 мкА, а імпульсному режимі може бути доведений до 5 мА.