谢玉胜

项目的研究背景

特斯拉线圈是一种使用共振原理工作的变压器（共振变压器），由交流电之父特斯拉发明，至今已有100多年的历史，主要用来生产超高电压、高频率但低电流的交流电。随着科技的发展，特斯拉线圈衍生出了很多种类。传统的使用高压电源驱动、金属打火器触发的叫做“火花隙特斯拉线圈”（简称SGTC）。这种线圈结构简单、容易制作，但是工作时噪声很大，效率低，寿命短。后来人们用半导体元件代替打火器，制造出了“固态特斯拉线圈”（简称SSTC）。这种线圈因为没有谐振电容，所以单次放电量比较少，电弧较短，功率也比较小，它具有噪声低、效率高、寿命长的特点。

在很多科技馆里，参观者都可以触摸特斯拉线圈的电弧，也都会被那长长的电弧深深地震撼。大型的特斯拉线圈造价不菲，像科技馆中的大型特斯拉线圈，电弧固然壮美绝伦，但造价动辄数万，不是一般人能够承受得起的。同时大型的特斯拉线圈也不适用于课堂教学，危险性较大。本项目通过研究，设计开发了一种小型高压放电演示装置，适用于课堂教学和中小学生科学探究，可以演示各种高频高压放电现象，比如雅各布电梯、间隙放电、手指放电等，还可以通过音频控制，具有很强的趣味性，能提高学生的学习兴趣。

特斯拉线圈的主体部分包括升压充电回路、初级谐振回路和次级回路。初级谐振回路由初级线圈、主电容、打火器构成。次级谐振回路由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，但两回路的谐振频率必须相同。……