TESLŮV TRANSFORMÁTOR
Jde rozsvítit žárovku nebo dokonce zářivku, aniž bychom k ní připojili zdroj napětí?
Teslův transformátor slouží k získání vysokého elektrického napětí vysoké frekvence.
Pomůcky: Teslův transformátor s napájením (Ruhmkorffův transformátor, dva akumulátory), spojovací vodiče, klíče, zářivka, prstenec se žárovkami
Funkce Teslova transformátoru je popsána např. ve skriptech Svoboda M. a kol.: Praktikum školních pokusů III Karolinum, Praha 1995.
Primární obvod Teslova transformátoru (kondenzátor a cívka s malým, nastavitelným počtem závitů) je periodicky nabíjen Ruhmkorffovým transformátorem (řádově desítky kV) a vybíjen přeskokem jiskry v jiskřišti.
V obvodu vzniká sled tlumených elektrických kmitů vysoké frekvence.
Uvnitř primární cívky je sekundární cívka s velkým počtem závitů a s vlastní kapacitou. Změnou indukčnosti v primárním obvodu lze dosáhnout rezonance (stejná frekvence) elektromagnetického kmitání v primárním obvodu a elektromagnetického kmitání sekundární cívky.
Napětí indukované na sekundární cívce je tak vysoké, že na jejích koncích vzniká silný trsovitý výboj (sršení).
Protože sekundární cívka tvoří otevřený kmitavý obvod, působí jako dipól (anténa), ze kterého se šíří elektromagnetické vlnění vysoké frekvence.
1) Účinky vysokofrekvenčních proudů na lidské tělo (skinefekt)
Demonstrátor má v ruce kovový klíč a přiblíží ho ke konci sekundární cívky. Do předmětu přeskakují jiskry, tělem demonstrátora procházejí vysokofrekvenční proudy, ale v důsledku skinefektu (vysokofrekvenční proudy procházejí pouze po povrchu těla, nezasahují dovnitř) to není nijak nebezpečné. Člověk pociťuje pouze drobné brnění.
V další video ukázce přikládá demonstrátor do blízkosti cívky místo klíče přímo svůj prst.
2) Účinky elektromagnetického pole sekundární cívky
Když demonstrátor přiblíží zářivku k sekundární cívce, aniž se jí dotkne, zářivka se rozsvítí.
Příčinou rozsvícení je silné vysokofrekvenční elektromagnetické pole (elektrická složka), které vyvolá ionizaci par rtuti v trubici zářivky a vzniklé ionty a elektrony urychluje tak, že naráží na stěny zářivky pokryté luminoforem. Nárazy částic na stěnu vyvolají viditelné záření.
3) Účinky elektromagnetického pole primární cívky
Demonstrátor přiblíží prstenec se žárovkami k primární cívce (sekundární cívka je vyndaná) a otáčí jím, aby prstenec zaujímal různé polohy vůči primární cívce. Žárovka svítí nejsilněji, když je rovina prstence rovnoběžná se závity cívky (rovina prstence je kolmá na směr magnetických indukčních čar pole cívky). Záleží také na vzdálenosti prstence od cívky.
Žárovka se rozsvítí díky indukční vazbě s primární cívkou. Primární cívkou prochází
časově proměnný proud, tudíž se s časem mění i magnetické pole kolem ní. Změna magnetického pole (magnetického indukčního toku) zapříčiní, že se v prstenci (jednozávitové cívce) indukuje proud a žárovka se rozsvítí (Faradayův zákon elektromagnetické indukce).
Je-li rovina prstence rovnoběžná se směrem magnetických indukčních čar,
magnetický indukční tok procházející prstencem je nulový (magnetický indukční
tok
, kde 
je úhel, který svírá
vektor magnetické indukce B
s normálou plochy prstence o obsahu S)
a indukovaný proud se nevytváří.
Indukční vazba
Oscilační obvod tvořený cívkou a kondenzátorem vyvolává ve vázaném oscilačním obvodu tvořeném prstencem vynucené elektromagnetické kmity.
Indukční vazba závisí na vzájemném natočení (na úhlu os) vazebních cívek (primární cívky Teslova transformátoru a prstence) a na jejich vzdálenosti. Natáčí-li demonstrátor prstenec, aby přešel do polohy, ve které je jeho osa kolmá k ose cívky oscilátoru, svit žárovky slábne až do zhasnutí. Vzájemná indukčnost cívek postupně klesla na nulu.
Když jsou cívky umístěny souose, demonstrátor vzdaluje prstenec od cívky ve směru osy cívek. Svit žárovky slábne, vazba se stává volnější (vzájemná indukčnost cívek klesá).
Vzájemné působení dvou blízkých cívek, z nichž jednou prochází
proměnný proud a ve druhé se díky tomu indukuje proud, nazýváme vzájemná
indukce. Konstanta úměrnosti mezi proudem a magnetickým indukčním tokem (mezi
změnou proudu a indukovaným napětím,
) se nazývá vzájemná indukčnost.
Jak je dosaženo vysoké frekvence v kmitavém obvodu?
Na čem závisí frekvence elektrického kmitání?