Seminarska naloga pri
predmetu FIZIKA II:








VISOKOFREKVENČNI TOKOVI








Dušan Ružić, Grad-uni





Frekvenca električnega nihjnega kroga se približuje resonančni frekvenci , če je termični upor nihajnega kroga majhen. Iz enačbe je razvidno, da je frekvenca električnega nihanja obratno sorazmerna z (LC). Če induktivnost L in kapacitivnost C ne dosegata velikih vrednosti, je frekvenca nihajnega kroga velika, in sicer sega od 1000 do tudi nekaj milionov herzov. Ker so frekvence električnih nihanj precej večje od frekvenc izmeničnih tokov, ki jih uporabljamo v praksi in ker električna nihanja predstavljajo izmenične tokove, se le-ti delijo na nizko in visokofrekvenčne. Med nizkofrekvenčne tokove sodijo izmenični tokovi s frekvenco manjšo od 1000 Hz, izmenični tokovi v mestnih električnih omrežjih (50 Hz) in izmenični tokovi za pogon elektromotorjev (16 2/3 Hz). Vsi tokovi s frekvenco višjo od 1000 Hz sodijo med visokofrekvenčne tokove. V razvoju tehnike visokofrekvenčnih tokov je veliko prispeval Nikola Tesla, za jih tudi imenujemo Teslovi tokovi. Ena izmed naprav za pridobivanje tovrstnih tokov se imenuje Teslov transformator (na sliki).

Sekundarni navoj visokonapetostnega transformatorja je vezan na iskrišče V in pa vzporedno na kondenzatorja C. Drugi dve elektrodi kondenzatorjev pa sta vezani na tuljavo majhne induktivnosti L1. Tuljava L1, kondenzatorja C in iskrišče V tvorijo nihajni krog narejen iz dobro dimenzioniranih vodnikov, tako da je njegov termičen upor R zelo majhen. Uporaba dveh kondezatorjev je predvsem iz praktičnih razlogov, in sicer da ne bi nizkofrekvenčna visoka napetost dosegla tuljave L1 ter zaradi delitve napetosti, ki zmanjša možnost prebijanja. Možnost prebijanja se pojavi zaradi visokih napetosti. V primeru prebijanja iskra preskoči v iskrišču iz ene krogle na drugo in tako iskrišče postane prevodnik. Tedaj V, C, L predstavljajo nihajni krog, v katerem sta kondenzatorja C vezana zaporedno. Pri vsakem prebijanju (iskra preskoči) v iskrišču nastane dušeno električno nihanje v opisanem nihajnem krogu. V tuljavo L1 je postavljena tuljava L2 in sicer tako, da sta vzdolžni osi tuljav vzporedni. Tuljava L2 ima večje število navojev kot tuljava L1, kar pomeni, da ima večjo induktivnost. Tuljavi L1 in L2 predstavljata neke vrste transformator, zato se tudi celoten sistem imenuje Teslov transformator. V transformatorju, ki ga tvorita tuljavi L1 in L2 ni železnega jedra, ker bi bile izgube zaradi vrtinčnih (viharnih) tokov prevelike, le-ti pa so posledica magnetnega polja visoke frekvence. V tuljavi L1 se zaradi električnega nihanja pojavi magnetni pretok, ki niha z isto frekvenco (visoka) kot nihajni krog. Tuljava L2 se torej nahaja v visokofrekvenčnem polju, zato se tudi v njej inducira visokofrekvenčni tok. Ta inducirani tok ima zelo visoko napetost, ker ima tuljava L2 veliko število navojev. Skratka na konceh tuljave L2 se inducira visokofrekvenčni tok visoke napetosti, ki lahko presega tudi 1000000 voltov. Teslovi visokofrekvenčni tokovi zlasti visokih napetosti imajo posebne lastnosti in efekte, ki ne pridejo do izraza pri navadnih nizkofrekvenčnih izmeničnih tokovih. To so predvsem fiziološke lastnosti. Teslovi tokovi pri napetosti več tisoč voltov ne poškodujejo človeškega organizma, vzrok za to je njihova visoka frekvenca. Teslovi tokovi imajo tako visoko frekvenco, da v času ene periode T, ki je zelo kratek časovni interval, ne more priti do elektrolitskih procesov v organizmu, temveč ioni samo nihajo okoli svojih ravnotežnih leg. Poleg tega je zaradi visoke frekvence zelo inteziven površinski (kožni, skin) efekt, kar pomeni da tokovi tečejo samo na površju. Takšni tokovi se uporabljajo v medicini za terapije. Če v bližino Teslovega transformatorja postavimo kovinsko telo, se le-to segreje, kar dokazuje prenos energije brez prevodnikov in drugih teles. To je tudi največje Teslovo odkritje na tem področju, in sicer da se lahko električna energija prenaša skozi prostor brezžično. Izvedel je kar nekaj uspešnih poskusov, s katerimi je prenašal električno energijo na daljavo ( tudi do nekaj tisoč kilometrov), a ker poskusi niso bili ekonomsko sprejemljivi, se v praksi niso obnesli. Kakorkoli že pa so bili Teslovi poskusi osnova kasnejšim odkritjem v brezžični telegrafiji, radiofoniji, televiziji, radarju…

VIR: Dr. inž. Dragiša M. Ivanović, Inž. Vlastimir M. Vučić: FIZIKA II ( Elektromagnetika I, Optika), Naučna knjiga BEOGRAD, 1973