Tesla Bobininin Çalışma Prensibi: Özellikleri ve Kullanım Alanları

Tesla bobini; yüksek gerilim, düşük akım ve yüksek frekansta alternatif akım üretmek amacıyla tasarlanmış bir çeşit deşarj bobinidir. Nikola Tesla tarafından icat edildiği için dahi bilim adamının ismi ile anılmaktadır. Bobinin ürettiği voltajlar 1.000.000 Voltun üzerine çıkabilir. Tesla bobini, son derece güçlü elektrik alanları oluşturması bakımından benzersizdir. Bu makalemizde Tesla bobininin çalışma prensibi konusunu detayları ile inceleyeceğiz.

Tesla bobini Nikola Tesla tarafından en büyük hayalini gerçekleştirmek; yani elektriği kablosuz olarak iletmek amacıyla icat edilmiştir.

Elektrik akımı elektronların akışıyla oluşur. İki nokta arasındaki potansiyel fark da gerilimdir. Akım su gibidir; gerilim ise bir tepe gibidir. Büyük bir gerilim, elektronların aşağıya doğru hızla akabileceği dik bir tepedir. Küçük bir gerilim ise neredeyse hiç su akışı olmayan, düz bir ova gibidir.

Tesla Bobini Nasıl Çalışır?

Tesla bobininin çalışma prensibi, elektromanyetik indüksiyon adı verilen bir işlemde yatmaktadır. Değişken bir manyetik alanın akımı akmaya zorlayıp bir gerilim yarattığı yer burasıdır. Sonucunda elektrik akımı sarılmış bir iletken bobinden akarken, bobin etrafındaki alanı belirli bir düzende dolduran manyetik bir alan oluşturur.

Benzer şekilde, bir manyetik alan sarılmış bir iletkenin ortasından geçerse, iletkende bir gerilim üretilir.

Bir bobinde manyetik bir alanın ortasında üretilen gerilim iletkenin sarım sayısı ile artar. 50 sarımlı bir bobin içindeki değişen manyetik alan, 5 sarımlı bir bobinin geriliminin 10 katı olacaktır. Alternatif akım transformatörleri tam olarak böyle çalışır. Elektrik şebekesinden akan elektrik akımı, manyetik bir alan oluşturmak üzere bir demir halkanın etrafında seri bir biçimde sarılır. Demir manyetik olarak geçirgendir ve manyetik alan iletken bobininin etrafında ve ortasında oluşur.

Tesla bobinleri de aynı bu şekilde çalışır; ancak gerilimdeki değişim çok daha fazladır. İlk olarak, düşük gerilimden (diyelim ki 120V)  daha yüksek bir gerilim (10000 V olsun) yaratabilmek için demir çekirdekli transformatör kullanılır. 10.000 voltluk iletken tel, sadece birkaç tur ile büyük bir bobinin primer tarafına sarılır. Sekonder tarafta daha fazla sarım yapılır ve gerilim 100000…1000000 volta yükseltir. Bu potansiyel o kadar güçlüdür ki normal bir transformatörün demir çekirdeği onu tabiri caizse frenleyemez. Bobinler arasında sadece hava vardır.

Tam bu noktada bir şeye daha ihtiyaç vardır. Şarjı depolamak ve hepsini büyük bir kıvılcım halinde ateşlemek için kullanılabilecek bir kondansatöre. Bobinin devresi bir kondansatör ve spark gap (kıvılcım aralığı) adı verilen küçük bir delik içerir. Bobin enerjilendiğinde, elektrik devreden akar ve kondansatörü tıpkı bir pil gibi elektronlarla doldurur. Bu yük, spark gap boyunca köprü olmaya çalışan devrede kendi elektrik potansiyelini yaratır. Bu durum ancak kondansatör büyük miktarda şarj oluştuğunda gerçekleşebilir.

Sonunda o kadar fazla şark birikir ki bu kıvılcım aralığının ortasındaki havanın elektriksel nötrlüğü bozulur. Devre kısa bir süre boyunca kapanır. Kondansatörden ve bobinlerden büyük miktarda akım akar. Bu da primer bobinde çok güçlü bir manyetik alan üretir.

Sekonder iletken bobini, bu manyetik alanı uçlarındaki hava moleküllerini kolayca parçalayabilecek ve elektronlarını iterek çok büyük arklar üretebilecek kadar yüksek bir elektrik potansiyeline dönüştürmek için elektromanyetik indüksiyon kullanır. Cihazın üstündeki kubbe; yani toroid, sekonder bobinin primer bobinden tam enerji almasını sağlar. Detaylı matematiksel hesaplamalarla, aktarılan elektrik enerjisi miktarı en üst seviyeye çıkarılabilir.

Elektronların uçuşan akımı, bobinden akar ve sıcak hava yoluyla iletkenden bir iniş yeri arar. Havada yayılmadan ve yakındaki bir iletkene çarpmadan önce önce havayı ısıtır ve parlayan iyon filamanları plazmasına atar. Bu sırada muazzam bir ışık şovunun yanı sıra, yüksek bir ses oluşur. Tesla bu ışık şovunu laboratuvarında ziyaretçilerini şaşkına uğratmak; biraz da korkutmak için kullanıyordu.

Tesla, amaçlarından biri olan sınırsız bir enerji kaynağı icat etmemiş olabilir; ancak elektriğin ve kendisinin gücünü göstermek için mükemmel bir alet tasarlamıştır.

Tesla Bobininin Önemi

Tesla, bobin deneyleri ile yüksek frekans ve yüksek gerilim elde etmeyi başarmıştır. Kendisinden sonraki yapılacak buluşlara yol gösterici olmuştur. Bu kablosuz elektrik denemeleri floresan lamba, neon aydınlatma, röntgen ışınları, kablosuz şarj cihazları gibi cihazların bulunmasını ve geliştirilmesini sağlamıştır.

Tesla Bobini Nerelerde Kullanılır?

Tesla bobininin günlük hayattaki kullanım alanları şunlardır:

• Şalt cihazları, izolatörler gibi elektriksel ekipmanların izolasyon, kısa devre gibi testleri yapılırken ihtiyaç olan gerilimi üretmek için kullanılır.
• Wireless şarjın çalışması, tesla bobininin çalışmasına çok benzerdir.
• Modifiye edilmiş tesla bobinleri plazma, ozon ve iyon üreteci olarak kullanılır.
• Elektroterapide, belirli frekans akımlarının iyileştirici etkisini kullanan küçük bobinler kullanılır.
• Yüksek vakum sistemleri için sızıntı detektörlerinde küçük tesla bobinleri kullanılır.
• X-ışını üretimi, aydınlatma, yüksek frekanslı alternatif akım devrelerinde de kullanılır.
• Tesla bobininin en ilginç kullanımını Arc Attack müzik grubu yapıyor. Tesla bobinini sahne şovlarında kullanıyorlar.

Tesla Bobini Neden Çarpmaz?

Birçok farklı boyutta tesla bobini vardır. Küçük olanları genellikle zararsızdır çünkü çıkıştan gelen akımın vücuda tesir etmeyeceği kadar yüksek bir frekansta çalışır. O yüzden insanı çarpmaz.

Fakat büyük tesla bobinlerinde cilde zarar verebilecek ölçüde akım vardır. Özellikle yüksek gerilime sahip olan primer taraf çok tehlikelidir. Tesla bobini çarpmaz algısı yanlıştır.