特斯拉线圈制作揭秘之放电原理简要分析

特斯拉线圈制作的过程中，放电线圈和电容器的制作是最为严格的一部分，也是特斯拉本人最为天才的设计之一。为了方便物理爱好者们更好的完成自己的特斯拉线圈制作工作，我们今天将会为大家简要分析一下特斯拉放电原理，以便于大家在设计和制作的过程中进行借鉴和学习。

想必大家都知道，我们通常所提及的特斯拉线圈，其实是一种利用电路谐振进行能量变换的高压发生装置。这种高压发生装置的工作原理与平时我们所经常接触的变压器有非常大的不同。普通变压器的耦合系数K一般接近于1，所以初级和次级电压基本成比例关系。而特斯拉线圈的耦合系数一般都小于0.3，工作时两级电压比例是随时间变化而变化的，不成线性关系。下面先来看看特斯拉线圈的主体结构，其主体结构图如下图所示。

特斯拉线圈主体结构图

从上图中我们可以可以看出，一个完整的特斯拉线圈，其主体部分主要由升压充电回路、初级谐振回路和次级回路构成。其中，初级谐振回路由初级线圈、主电容、打火器构成。次级谐振回路次级线圈和放电顶端构成，电容和电感的数值可根据实际制作而定。但最关键的是两回路的谐振频率要相同。

在了解了特斯拉线圈的主体结构之后，接下来我们再来看一下特斯拉线圈制作完成之后，是如何进行放电工作的。这种线圈的放电过程如下：电源要先给特斯拉主电容充电，当电压达到打火器的放电阀值时，打火器间隙的空气电离打火，近似导通，建立初级谐振回路，通过振荡向次级回路传递能量。次级回路随之振荡，接收能量，放电顶罩的电压逐渐增大，并电离附近的空气，开始寻找放电路径，一旦与地面形成了通路，特斯拉闪电也就出现了。

那么，如果没有找到放电路径的话，特斯拉闪电还会出现吗?很明显是不会的。如果没有合适的放电路径，那么在经过了几个周波后，初级回路能量释放完毕。较大部分的能量都转移到次级回路上，一部分能量损耗在回路上。次级回路继续振荡，并带动初级回路振荡，以相同的方式把刚才得到的能量还给初级回路。但又一部分能量损耗在回路上，如此反复，直到损耗掉大部分能量。打火器两端电压和电流都不足后，打火器等效断开，由外部电源继续给主电容充电。特斯拉线圈的充电过程要比放电过程长得多，大概在3~10毫秒左右。所以特斯拉线圈放电频度都在每秒100次以上，也使肉眼看上去为连续放电效果。

以上就是我们针对特斯拉线圈制作过程中的放电原理知识，所进行的简要分析，希望能够对大家的特斯拉线圈制作和设计过程有所帮助。