WeiXin_30617737博文中特斯拉线圈的工作原理

▲双共振特斯拉工作示意图

▲特斯拉线圈结构图，形象美观

特斯拉工作图 原图给出的动态图显示，一次线圈与二次线圈之间的能量交互过程更加生动自然。这个过程很容易让人想起用小气筒给轮胎充气的过程，每次气筒给轮胎充气都是少量的气体。经过多次循环后，轮胎可以充满高压气体，这只是一个比喻。

▲特斯拉的工作原理见动图。

特斯拉变压器和普通变压器的区别 其中，对于特斯拉变压器与普通变压器工作原理的区别，原文中指出了以下几个方面:

普通变压器的一、二次线圈耦合系数k接近于1左右，可以最大限度地减少无用漏磁带来的额外无用功率。特斯拉线圈的耦合系数小于50%。比如它模拟实验用的K只有14%左右。 普通变压器不需要特定的工作频率；特斯拉变压器需要工作在主副共振频率。特别地，初级线圈的谐振频率应该与次级高压线圈的谐振频率一致。 普通变压器的一次和二次的比值是一个定值，基本上与两个线圈的匝数比成正比。特斯拉变压器的一次电压与二次电压之比是变化的。 以下是原文中给出的一次电压和二次电压的模拟电压变化曲线:

▲特斯拉变压器一次电压和二次电压仿真波形图

模拟参数为:

L1=11uH，C1 = 230 nf；L2=60mH，C2 = 42pF；

主电容器的工作电压:V = 10KV耦合系数:K = 0.14

谐振频率:f = 100KHz

文章中的问题 原文还生动地描述了特斯拉线圈的工作原理，向科普者清晰地传达了基本的科学道理。但专业工程师马上来特斯拉线圈工作，就被对普通变压器、互感器等工作特性的理解所束缚。，所以一些问题会从前面的描述中产生:

第一个是如何建立具体的仿真模型，如何解释仿真波形时初级线圈和次级线圈之间的转换过程。 如果能量可以完全在一次和二次之间转换。并且都工作在谐振状态，那么两个线圈上的电容储能应该是一致的。根据仿真中的参数，C1 = 230 nf；C2=42pF，相差约5000倍(5476.2)。根据电容器的储能与其电压和容量的平方成正比的事实，两者之间的电压差应为:倍左右。从图中波形的峰值来看，确实两者之间的电压差在74倍左右。这需要考虑到整个波形仍在衰减的事实。 那么问题就出在两个线圈之间的能量转换过程，也就是完成能量转换需要多少个周期？和它们之间的耦合系数k有关系吗？ 根据之前给出的实验参数:K= 0.14，那么1/K = 7.14。从原图可以看出，基本上没有七个振荡波形，能量已经从一次转换到二次了。

参考数据