ขดลวดเทสลา

ขดลวดเทสลา () เป็นหม้อแปลงที่อาศัยหลักการเรโซแนนซ์ในวงจรไฟฟ้า โดยมีแกนเป็นอากาศ สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าระดับสูงได้อย่างน่าตกใจ ซึ่งเป็นหลักการนำส่งคลื่นวิทยุและโทรทัศน์ในเวลาต่อมา นอกจากนั้น การค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในเทสลาคอยส์ก็คือ สามารถส่งพลังไฟฟ้าผ่านอากาศที่เบาบางได้

เทสลาคอยส์ถูกสร้างขึ้นโดย นิโคลา เทสลา ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์วิทยาศาสตร์ชาวโครเอเชีย เขาเคยได้ลองสร้างเทสลาคอยส์ ขนาดยักษ์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงมาก จนสามารถส่งกระแสไฟ 10,000 วัตต์ ผ่านอากาศและสามารถจุดหลอดไฟฟ้าที่อยู่ห่างออกไป 40 กิโลเมตรได้มากกว่า 200 ดวง โดยในปัจจุบันภาพยนตร์หลายเรื่องนิยมนำเทสลาคอยส์มาใช้ เมื่อต้องการฉากฟ้าผ่าฟ้าแลบ หรือการสปาร์กของกระแสไฟฟ้า ยกตัวอย่างเช่นภาพยนตร์เรื่อง ฅนเหล็ก 2029 ภาค 2 (terminator II) ศึกอภินิหารพ่อมดถล่มโลก (the sorcerer’s Apprentice) เป็นต้น นอกจากในวงการภาพยนตร์แล้วในวงการดนตรีเองก็นิยมนำเสียงที่เกินจากแรงดันกระแสไฟฟ้ามาใช้ เพื่อเป็นเสียงประกอบที่สร้างความแปลกใหม่ไปในตัว

หลักการทำงาน 
เทสลาคอยส์ ถูกเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า หม้อแปลงแบบเรโซแนท์ มีความหมายทางฟิสิกส์ว่าหม้อแปลงนี้ทำงานที่ความถี่หนึ่งที่เกิดการ หลักการเรโซแนนท์เท่านั้น ไม่ใช่ทุก ๆ ความถี่

คอยส์หรือขดลวดที่ทำให้เกิดประกายไฟฟ้าเป็นขดลวดตัวที่สอง สร้างขึ้นจากตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทาน 
ตัวเหนี่ยวนำก็คือขดลวด เพราะขดลวดก็คือตัวเหนี่ยวนำในตัวอยู่แล้ว ค่าของความเหนี่ยวนำจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ จำนวนรอบ เส้นผ่าศูนย์กลาง และความยาวของขดลวด ทั้งตัวเหนี่ยวนำ ความจุไฟฟ้า และความต้านทาน ต้องมีค่าพอดี จึงจะทำให้เกิดความถี่เรโซแนนท์ขึ้นได้

เพื่อจะให้ขดลวดขดที่สองเกิดการเรโซแนนท์ พลังงานที่ป้อนให้กับขดลวดขดที่สองจะต้องมีความถี่เดียวกันกับความถี่ของขดลวดขดที่สอง เหมือนการเปรียบเทียบกับการตีระฆัง ถ้าเวลาตีระฆังด้วยไม้หรือฆ้อน เมื่อคุณตีเร็วหรือช้าเกินไปไม่สอดคล้องกับการสั่น ของระฆัง เสียงของระฆังจะไม่ดังกังวาน และดังไม่มากนัก แต่ถ้าคุณตีระฆังอย่างต่อเนื่องให้มีความถี่เดียวกับการสั่นของระฆัง จะได้เสียงที่กังวานและดังกระหึ่ม อันนี้คือปรากฏการณ์เรโซแนนท์

พลังงานของขดลวดที่สองมาจากขดลวดขดที่หนึ่ง ซึ่งวงจรของขดลวดขดที่หนึ่งประกอบด้วย

 หม้อแปลงไฟแรงสูง

 ตัวเก็บประจุ (Capacitor)

 ช่องว่าง (Spark gap)

 ขดลวด

ทั้งหมดต่อขึ้นเป็นวงจรออสซิลเลต เมื่อเปิดไฟ จ่ายกระแสให้กับวงจรไฟฟ้า หม้อแปลงไฟจะจ่ายไฟให้กับตัวเก็บประจุจนเต็ม ประจุจะวิ่งกลับไปมาระหว่าง ตัวเก็บประจุกับตัวเหนี่ยวนำ เมื่อมันมีพลังงานมากพอแล้ว ประจุจะสามารถวิ่งผ่านช่องว่างได้ ความถี่ของวงจรไฟฟ้า คำนวณได้จาก ค่าของตัวเก็บประจุ และค่าของความเหนี่ยวนำ ให้ปรับแต่งความถี่ทางขดลวดที่หนึ่งจนกระทั่งมีความถี่เดียวกับขดลวดขดที่สอง พลังงานจะถูกถ่ายโอนจากขดลวดขดที่หนึ่งข้ามไปยังขดลวดขดที่สอง และถูกขยายจนมีแรงดันไฟฟ้ามหาศาล  มากพอที่จะสปาร์กออกจากปลายของขดลวด

อย่างไรก็ตามเทสลาคอยด์ที่มีแรงดันไฟฟ้าระดับสูงเป็นอันตรายอย่างมาก ไม่ควรยืนอยู่ใกล้บริเวณหรือสัมผัสโดน เพราะอาจทำให้บาดเจ็บหรือเสียชีวิตได้

อ้างอิง 
 http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/tesla/Tesla%20Coils.htm 
 http://mis.en.kku.ac.th/administrator/doc_upload/20140307002847.pdf

ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า
หม้อแปลง
เครื่องจ่ายไฟฟ้า