1891 stellte Tesla eine seiner wichtigsten Erfindungen vor, die „Tesla-Spule“, einen Hochfrequenztransformator, der sehr hohe Spannungen bei niedrigem Strom erzeugen kann. Er baute mehrere Variationen seiner Erfindung.
Unterhaltung & Bildung
Tesla-Spulen werden als Attraktionen in Wissenschaftsmuseen und Elektronikmessen ausgestellt und werden verwendet, um die Prinzipien der Hochfrequenzelektrizität im naturwissenschaftlichen Unterricht an Schulen und Hochschulen zu demonstrieren.
Da sie für einen Amateur einfach herzustellen sind, sind Tesla-Spulen ein beliebtes Studentenprojekt für Wissenschaftsmessen und werden von einer großen weltweiten Gemeinschaft von Bastlern selbst hergestellt. Hobby-Bauer von Tesla-Spulen werden „Coiler“ genannt. Sie nehmen an „Coiling“-Conventions teil, wo sie ihre selbstgebauten Tesla-Spulen und andere Hochspannungsgeräte ausstellen. Tesla-Spulen mit geringer Leistung werden manchmal auch als Hochspannungsquelle für die Kirlian-Fotografie verwendet
Wie es funktioniert
Die Stromquelle wird an die Primärspule angeschlossen. Der Kondensator der Primärspule wirkt wie ein Schwamm und saugt die Ladung auf. Die Primärspule selbst muss der massiven Ladung und den enormen Stromstößen standhalten können, daher besteht die Spule normalerweise aus Kupfer, einem guten Stromleiter. Schließlich baut der Kondensator so viel Ladung auf, dass er den Luftwiderstand in der Funkenstrecke zusammenbricht. Dann fließt der Strom, ähnlich wie beim Auspressen eines getränkten Schwamms, aus dem Kondensator die Primärspule hinunter und erzeugt ein Magnetfeld.
Die enorme Energiemenge lässt das Magnetfeld schnell zusammenbrechen und erzeugt einen elektrischen Strom in der Sekundärspule. Die Spannung, die zwischen den beiden Spulen durch die Luft zischt, erzeugt Funken in der Funkenstrecke. Die Energie schwappt mehrere hundert Mal pro Sekunde zwischen den beiden Spulen hin und her und baut sich in der Sekundärspule und dem Kondensator auf. Schließlich wird die Ladung im Sekundärkondensator so hoch, dass er sich in einem spektakulären elektrischen Stromstoß löst.
Warnung
Eine irrtümliche Erklärung für das Fehlen von Elektroschocks, die unter Tesla-Spulen-Hobbyisten bestanden hat, ist, dass die Hochfrequenzströme aufgrund eines elektromagnetischen Phänomens, das als Elektromagnetismus bezeichnet wird, durch den Körper in der Nähe der Oberfläche fließen und somit nicht zu lebenswichtigen Organen oder Nerven vordringen.
Die Hochspannungs-Hochfrequenzentladungen (RF) vom Ausgangsanschluss einer Tesla-Spule stellen eine einzigartige Gefahr dar, die in anderen Hochspannungsgeräten nicht zu finden ist: Wenn sie durch den Körper geleitet werden, verursachen sie oft nicht das schmerzhafte Gefühl und die Muskelkontraktion eines elektrischen Schlags niederfrequentere Wechsel- oder Gleichströme tun dies. Das Nervensystem ist unempfindlich gegenüber Strömen mit Frequenzen über 10 – 20 kHz. Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin liegt, dass eine bestimmte Mindestanzahl von Ionen durch die angelegte Spannung durch die Membran einer Nervenzelle getrieben werden muss, um die Nervenzelle zur Depolarisation und Übertragung eines Impulses auszulösen. Bei Radiofrequenzen ist während eines Halbzyklus nicht genug Zeit, um genügend Ionen durch die Membran zu kreuzen, bevor sich die Wechselspannung umkehrt. Die Gefahr besteht darin, dass Experimentatoren, da kein Schmerz zu spüren ist, oft davon ausgehen, dass die Ströme harmlos sind. Lehrer und Bastler, die kleine Tesla-Spulen demonstrieren, beeindrucken ihr Publikum oft, indem sie den Hochspannungsanschluss berühren oder die Lichtbögen des Streamers durch ihren Körper fließen lassen.
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