Nikola Tesla’nın belki de en ünlü buluşu, uçan elektrik enerjisi yayları üreten bir mekanizma olan Tesla bobinidir. Tesla tarafından elektriği kablosuz olarak iletmek amacıyla icat edildi.
Transformatör iş başında Tesla bobininin arkasındaki ilkeler nispeten basittir. Sadece elektrik akımının elektron akışı olduğunu unutmayın, iki yer arasındaki elektrik potansiyeli (voltaj) farkı o akımı iten şeydir. Akım su gibidir ve voltaj bir tepe gibidir. Büyük bir voltaj, bir elektron akışının hızla akabileceği dik bir tepedir.
Küçük bir voltaj neredeyse hiç su akışı olmayan düz bir ova gibidir. Tesla bobinin gücü elektromanyetik indüksiyon adı verilen bir süreçte yatmaktadır. Bu, değişen bir manyetik alanın akımı akmaya zorlayan bir voltaj oluşturduğu yerdir. Buna karşılık, akan elektrik akımı manyetik bir alan oluşturur. Elektrik, sarılmış bir tel bobininden aktığında, bobinin etrafındaki alanı belirli bir düzende dolduran manyetik bir alan oluşturur.
Benzer şekilde, bir manyetik alan bir sarmal telin ortasından akarsa, telde bir elektrik akımının akmasına neden olan bir voltaj üretilir. Merkezi bir manyetik alan tarafından bir tel bobininde üretilen voltaj (“tepe”), tel dönüş sayısı ile artar.
50 turluk bir bobin içindeki değişen manyetik alan, sadece beş turluk bir bobinin voltajının on katını oluşturacaktır. (Bununla birlikte, enerji tasarrufu için daha az akım aslında daha yüksek potansiyelden akabilir.) Her evde bulunan ortak bir alternatif akım (AC) elektrik transformatörü tam olarak böyle çalışır.
Güç şebekesinden akan sürekli dalgalanan elektrik akımı, manyetik bir alan oluşturmak için bir demir halka etrafında bir dizi dönüş yoluyla sarılır. Demir manyetik olarak geçirgendir, bu nedenle manyetik alan neredeyse tamamen demirde bulunur. Halka, manyetik alanı telin karşı bobinin merkezine ve ortasından geçirir.
Bir taraftaki bobinlerin diğer tarafa oranı voltajdaki değişikliği belirler. Bir dizüstü bilgisayar güç adaptöründe kullanım için 120V ev duvar voltajından, örneğin 20V’ye gitmek için, bobinin çıkış tarafında voltajı orijinal seviyesinin altıda birine kesmek için altı kat daha az dönüş olacaktır.
Bobin nasıl yuvarlanıyor Tesla bobinleri aynı şeyi yapar, ancak voltajda çok daha dramatik bir değişiklik olur. İlk olarak, 120V duvar akımından kabaca 10.000V’a geçmek için önceden yapılmış yüksek voltajlı demir çekirdek transformatörü kullanırlar. 10.000 voltluk tel, sadece bir avuç dönüşle büyük (birincil) bir bobine sarılır.
İkincil bobin binlerce tur ince tel içerir. Bu voltajı 100.000 ile 1.000.000 volt arasında yükseltir. Bu potansiyel o kadar güçlü ki, normal bir transformatörün demir çekirdeği onu içeremez. Bunun yerine, bobinler arasında sadece hava vardır. Tesla bobini bir şey daha gerektirir: şarjı depolamak ve hepsini büyük bir kıvılcımla ateşlemek için bir kapasitör. Bobinin devresi bir kondansatör ve kıvılcım aralığı adı verilen küçük bir delik içerir. Bobin açıldığında, elektrik devreden akar ve kapasitörü bir pil gibi elektronlarla doldurur.
Bu yük, kıvılcım boşluğu arasında köprü kurmaya çalışan devrede kendi elektrik potansiyelini yaratır. Bu sadece kapasitörde büyük miktarda şarj biriktiğinde gerçekleşebilir. Sonunda o kadar fazla yük birikti ki kıvılcım boşluğunun ortasındaki havanın elektriksel nötrlüğünü bozdu.
Devre kısa bir süre için kapanır ve kapasitörden ve bobinlerden büyük miktarda akım patlaması olur. Bu, birincil bobinde çok güçlü bir manyetik alan üretir. İkincil tel bobin, bu manyetik alanı o kadar yüksek bir elektrik potansiyeline dönüştürmek için elektromanyetik indüksiyon kullanır, böylece hava moleküllerini uçlarından kolayca parçalayabilir ve elektronlarını vahşi yaylarda itebilir ve muazzam mor kıvılcımlar üretebilir.
Cihazın üstündeki kubbe, ikincil tel bobininin ilk bobinden daha fazla enerji almasını sağlar. Bazı dikkatli matematiksel hesaplamalarla, aktarılan elektrik enerjisi miktarı en üst düzeye çıkarılabilir. Uçan mavi elektron flamalar, bobinden ve sıcak hava içinden iletken bir iniş yeri ararken akar. Havayı ısıtır ve havaya yayılmadan veya yakındaki bir iletkene girmeden önce parlayan iyon filamentlerinin bir plazmasına kırılırlar.
Muazzam bir ışık şovunun yanı sıra müzik çalmak için kullanılabilecek yüksek sesli bir uğultu sesi geliyor. Elektrikli tiyatrolar o kadar çarpıcı ki Tesla‘nın cihazını ziyaretçilerini korkutmak ve laboratuvarına çekmek için kullandığı biliniyordu.
Tesla, amaçlarından biri olan sınırsız bir güç kaynağı icat etmemiş olabilir, ancak elektriğin gücünü ve güzelliğini göstermek için parlak bir makine tasarladı.
