テスラコイル制作日記①(スパークギャップテスラコイル)

今回はアレを作ろうと思います。
みんな大好きテスラコイル。
高電圧を発生させてバリバリ放電するやつです。
電気系は完全に初心者なので今回も色々と教えてもらいながら、勉強もめっちゃしながら制作です。
知識がないので、早くやりたくてもなかなか先に進めないのがつらみ。
ようやくテスラコイルの仕組みも分かってきたところでとりあえず試しに1回作ってみました。
結論から言うと結果は微妙でしたが、まぁいきなりうまくいくと思ってないのでとりあえずはこんなもんでしょうという感じです。

それでは制作開始。
まずは2次コイル。
ホームセンターで買ってきた塩ビパイプにポリウレタン銅線(UEW)をひたすら巻いていきます。
キャスターの上に乗せてパイプを回転させながら巻いていきます。
電動ドリルを使って回転させると良いらしいですが、持ってないので手動です。


共振周波数を100kHzぐらいにしたいので、そこから逆算して巻線長を決めました。
100kHz以下になると感電するらしいので、125kHz狙いとしました。
f=c/λより、周波数f=125000を代入するとλ=299792458/125000≒2398[m] (cは光速)
共振周波数は巻線長の1/4λになる周波数fになると考えられるので
巻線長=1/4×2398≒600[m]
つまり600mぐらいUEWを巻けば良い。
長さなんか測ってられないのでここも計算。
パイプの直径が115mmなので一周の長さは直径×πで約361mm
600000/361≒1660回ぐらい巻けば良い。
UEWの太さが0.2mmなので1660回ぐらい巻くと43cmぐらい。
というわけでコイル部分の高さが43cmぐらいになるまでひたすら巻きます。
マジで苦行。5時間ぐらいかかりました。
ほどけたらアウトなのでニスを塗って固めます。

次は1次コイル。
なまし銅管を巻いていきます。
銅管がかてぇ!
綺麗に曲げるのつらすぎ、指が筋肉痛になりました。
インシュロックで固定してペットボトルの上に乗せました。

LCRメーターでインダクタンスを測ると約40μH。
巻きすぎた感。
配線する位置を調整すればいいので実験に問題はありません。
銅管にかけたお金と曲げるのに使った時間と体力が無駄になりましたが。

パイプの上にプラスチック皿を乗せ、その上に丸めたアルミダクトホースを乗せています。
このダクトホースがトロイドになります。
コイル端のUEWをトロイドに接続しました。

共振コンデンサを配線します。
1万Vに耐えられるフィルムコンデンサというのは入手が困難なので、1200V耐圧のコンデンサを直列に繋いで耐圧を稼ぎます。


実験後に電荷が残ってると怖いので1MΩの抵抗をつけてあります。
合成容量は約90nF。
共振条件の式1/L=C(2πf)^2にC=90nF、f=125kHzを代入しLは約18μH。
LCRメーターで調べながら1次コイルが18μHぐらいになるところに銅線を接続。

あとは配線するだけ。
回路図はコレ。


これがネオンサイントランス(NST)。
PJさんからいただきました。ありがとうございます。


アルミアングルとボルト、ナットでスパークギャップを作りました。
NSTで数千ボルトをかけるとこのように放電が見られます。
NSTをスライダックを介してコンセントに接続することで、0V〜1万Vまで電圧を変えることができます。
※高電圧は当然危険であり、感電すれば最悪死ぬので取り扱い注意です。

ダイオードと平滑用コンデンサも20kV耐圧のものを使いました。
準備ができたところで電圧を上げていくとスパークギャップではなく平滑コンデンサのところでバリバリ放電しました。
オイオイ勘弁してくれ。
絶縁オイルに漬けないとダメかね。
仕方がないので平滑化を諦めて再度挑戦。
脈流になるけどお試しで。
電圧をあげていくとジーと唸り始め、もう少し電圧をあげるとパァン!と爆竹のような音とフラッシュのような爆光を放ってスパープギャップが放電。
いや音ヤバすぎ〜〜近所迷惑〜〜ww
その時テスラコイルからも放電が。


トロイドにつけた銅線と、アース側のUEWとの間で放電しています。
一応成功?
しかしアースに接続すると放電しませんでした。
微妙な結果。
でも一応放電したのはめっちゃ嬉しい!

もうちょっといじりながら最適化していくか〜と思っていた矢先、ダイオードと共振コンデンサが死にました。
うぉおおおおい!!!
数千円が一気にパー。
これがパワエレの恐ろしさか…
耐圧が大丈夫でも電流で死んだらしい。悲しすぎる。

というわけでこれ以上出来ないのでおしまいです。
またコンデンサに課金して頑張ります。
さようなら。

参考にしたサイト
高エネルギー技術研究室
テスラコイルの作り方
プラズマ核融合学会誌
電気カモメ.net

色々教えてくださったPJさん、ありがとうございました。

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おーたむ

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みくあす管理人プロフィール
映える化学実験を求めてMyラボで遊んでる人。毒劇物取扱者及び危険物取扱者(甲種)の資格所持者。

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