Circuito Hairpin Di Tesla

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Volevo chiedere se qualcuno di voi mi sa spiegare il funzionamento del circuito Hairpin di Tesla

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http://youtu.be/HXLnAtBqMzY

Fondamentalmente il circuito è composto da un trasformatore che alza la corrente di rete,

esempio da una tensione di rete di 220Vac 50Hz ad una tensione di almeno 10000Vac 50Hz

Nel secondario del trasformatore sono applicati due condensatori 2000pF 20KV , prolungati ciascuno da due barre di rame.

Tra il secondario del trasformatore e i condensatori vengono posti due aghi per creare delle scariche.

Le due barre di rame verticali vengono cortocircuitate da una terza barra orizzontale.

Il processo di scintillazione deve essere continuo e dipende oltre che dalle tensioni in gioco,

dalla distanza tra gli aghi e dall'altezza a cui le due barre vengono cortocircuitate.

La cosa strana di questo circuito è che tra le barre di rame "cortocircuitate" se viene messa una lampada , nel caso una lampada alogena, questa si accende ugualmente.

Addirittura è possibile toccare entrambe le barre di rame senza prendere la scossa.

Per tale ragione la corrente che scorre nella lampadina viene chiamata volgarmente "corrente fredda"

Chi mi sa descrivere il processo fisico che giustifica questo comportamento ?

Grazie

Qui lo schema ..

http://www.alexpetty.com/wp-content/uploads/2010/02/scalar_wave_device.png

Modificato: 21 gennaio 2013 da salto

[Mirko Ceronti]

Vuoi sapere il perchè non si prende la scossa ?

Saluti

Mirko

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Si, voglio sapere perchè non si sente la corrente toccando le barre.

La prima cosa che mi è venuta in mente è che la corrente nel secondario del traformatore sia talmente bassa da non essere percepita.

Se la lampadina è di 75W per accenderla con una tensione di 10 000V bastano 75/10000=0,0075A=7,5mA ...una corrente molto bassa.

Non so se è un ragionamento corretto

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Il circuito Harpin di Tesla sembra uguale al circuito di Lecher ... http://en.wikipedia.org/wiki/Lecher_lines

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Sto sempre cercando di capire il circuito HARPIN...

Riassumendo sembra che il circuito funzioni in quanto sui tubi di rame si creano delle onde elettromagnetiche stazionarie ( o onde risonanti con i tubi)

In altre parole l'onda elettromagnetica si propaga alla velocità della luce lungo il tubo, raggiunta l'estremità libera del tubo (oppure il punto di cortorcircuito) viene riflessa.

La somma totale della componente progressiva e retograda dell'onda crea l'onda stazionaria

Nel caso di estremità dei tubi aperti in aria si ha in prossimità dell'estremità un antinodo, cioè un valore di massima ampiezza di oscillazione del campo elettrico nel tempo.

Nel caso di estremità dei tubi chiusi in cortocircuito si ha in quel punto un nodo (valore sempre nullo del campo elettrico nel tempo.

In questo link è possibile vedere una simulazione delle onde che si propagano lungo i fili

http://www.ecoledegeobiologie.eu/30-le-systeme-des-fils-de-lecher.html

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Nel video di sopra, la lunghezza dei tubi è di circa 1m, questo significa che solo lungezze d'onda inferiori e

contenute un numero intero di volte nella lunghezza del tubo possono creare onde stazionarie

Dalla formula Velocità onda ©= Lunghezza d'onda(L)x Frequenza(f)

si ottiene che solo frequenze superiori ai 300MHz circa possono creare effetti di onde stazionarie ( risonanti ) sui tubi

c=300000Km/s L=1m -> f= 300.000.000/1= 300MHz

Poichè la sorgente applicata al primario del trasformatore è sinusoidale e di soli 50Hz, la componente ad alta

frequenza che si propaga e risuona sui tubi di rame non può essere altro che generata dalla rapida variazione

di potenziale elettrico causata dalla scarica del circuito ottenuta per scintillazione.

Ogni scintilla è la possiamo vedere come un generatore di onde elettromagnetiche di alta frequenza

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Ho delle domande:

Lungo i tubi il campo elettrico oscilla in modo stazionario, quindi posso dire che non si ha scorrimento netto di corrente elettrica al di fuori dei tubi di rame ?

Posso dire che le vibrazioni non manifestano comportamento classico elettrico di trasferimento di materia da un corpo ad un altro come flusso di elettroni (corrente elettrica) , ma manifestano un comportamento vibratorio più simile alla vibrazione sonora, sola oscillazione meccanica che si trasmette da corpo a corpo ?

Ultima domanda, se su ognuno dei due tubi di rame ho un onda elettromagnetica stazionaria, quando collego la lampadina

tra i due tubi , ad una distanza corrispondente ad un nodo , la lampadina dovrebbe restare spenta.

Viceversa quando collego i capi della lampadina su un anti-nodo dovrei vedere la lampadina accesa con la massima intensità.

Ora se chiamo A il terminale di sinistra della lampadina e B quello di destra, per accendere la lampadina dovrei avere tra i due capi

una differenza di potenziale, Vab<>0, cioè dovrei avere che le onde stazionarie in A e in B raggiungono il massimo con fase costante e diversa ?

Oppure tra A e B la differenza di potenziale è sempre nulla (Vab=0) e quindi si trasmette solo una vibrazione meccanica di quella frequenza che causa l'accensione della lampadina ??

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Allora se chiamo X la direzione lungo i tubi di rame e Y la direzione trasversale ai tubi posso dire che il campo elettrico lungo i tubi avrà una componente elettrica che oscilla perpendicolarmente al tubo Ey<>0, mentre la componente lungo X sarà nulla Ex=0

Essendo la componente lungo Ex(t)=0 anche la corrente lungo tale direzione Jx(t)=0 , vibrazione senza spostamento di carica elettrica (o materia)

Ogni onda sarà la somma di due onde

l'onda che avanza f(x-ct)

l'onda che viene riflessa f(x+ct) , oppure chiamata onda retograda

Le due onde sommandosi daranno vita all'onda onda stazionaria , vibrazione senza propagazione nella direzione di avanzamento dell'onda

ft(x,t)= f1(x-ct) + f2(x+ct)= F1(x) F2(t)

cioè un onda che matematicamente si può scrivere come il prodotto di due onde

Un onda d F1(x) dipendente solo dalla posizione x , e una seconda onda F2(t) dipendente solo dal tempo t.

http://it.wikipedia.org/wiki/Onda_stazionaria

Riassumendo nei due tubi avro' un andamento della componente elettrica lungo Y del tipo

1° tubo E1y(x,t)= A/2 cos ( kx -wt) + A/2 cos (kx +wt)= A cos(kx) cos(wt)

2° tubo E2y(x,t)= B/2 cos ( kx -wt) + B/2 cos (kx +wt)= B cos(kx) cos(wt)

1° ) Domanda:

Se io misuro la differenza di campo tra due punti omologhi, cioè posti alla stessa distanza lungo i tubi, come varia il campo elettrico ???

dEy (x,t) = E1y(x,t) -E2y(x,t) = A cos(kx) cos(wt) -B cos(kx) cos(wt)= (A- cos(kx) cos(wt)

Ottengo ancora un onda stazionaria ...

Ora se le due onde stazionarie fossero esattamente in fase e di stessa ampiezza A=B la differenza di potenziale lungo punti

posti alla stessa distanza dovrebbe essere sempre nulla dEy(y,t)=0 , quindi anche la corrente Jy(y,t)=0

Ma allora senza tensione ai capi della lampadina, come si accende la lampadina ??

Se viceversa le due onde avessero ampiezza diversa A<>B avrei una vibrazione di campo sinusoidale che mi genera

una corrente in direzione di Y pari a Jy(t)= -K cos(wt) /(distanza x resistenza lampada) <>0, oscillante alla stessa frequenza di risonanza di quella dei tubi.

Dato che nella esperienza la lampada risulta fredda, la corrente che si forma deve essere sicuramente molto bassa

e il contributo più importante deve essere attribuito al fatto che vibra ad una frequenza alta ??

2° Domanda

Volendo accendere una lampadina a scarica, al neon (miscela Ar +Ne+ Na) che sfrutta il principio di far emettere la frequenza

luminosa gialla di lunghezza d'onda di 589nm al Sodio.

Potrei pensare di creare un circuito Harpin che mi crea una condizione di onde stazionarie lungo i tubi pari alla lunghezza d'onda di 589nm ?

Così facendo potrei emettere luce usando poca corrente e non disperdere così energia per effetto joule ?