テスラコイル

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テスラコイル (Tesla Coil) は高周波・高電圧を発生させる共振型変圧器である。ニコラ・テスラによって考案された。空芯式共振コイルとスパークギャップを用い、二次コイルの共振を利用して高周波・高電圧を発生させることができる。テスラコイルは巻数の少ない一次コイル、と多数巻き上げた空心の二次コイル、そして放電極である容量球から出来上がっている。容量球の大小により二次コイルの共振周波数を調整する。（検証済み＞理論として確立）いずれにしても不明な点の多いコイルである。

[編集] テスラコイルの高圧発生原理（仮説）

一次コイルと二次コイルとの間の結合は疎結合であるが、何らかの原理で密な結合が働いていると考えられる。二次コイル上には多くの定在波が混在している。（仮説）これは、二次コイルの一次コイル近傍部（結合部）から放電極（放電球）に向かって何らかの時間遅れを生じた進行波が存在すると考えられ、この進行波が放電極と結合部との間で反射を繰り返して共振する。（仮説）この共振モードは多数存在するのでテスラコイルの二次コイルには多数の定在波が混在した状態となっていると考えられている。（仮説）

テスラコイルの動作説明（考察）：大きな巻線比のトランスによって高電圧を得ようとした場合、1次2次巻き線間の絶縁の都合上、一般に磁束の閉じ込めが困難となり漏洩磁束により変換効率が低下する。一方、トランスの2次巻線に電流が流れるとそれによって磁界が発生するが、系が共振状態にあるときは（回路側のインピーダンスが激減し、周囲の磁界側のエネルギー状態が最小となる方向が、トータルとしてよりエネルギー的に安定となるため）2次巻線の発生する磁界により1次巻線の漏洩磁界が打ち消されて1次2次間に非常に強い結合が得られる。この状態であれば、十分に磁束を閉じ込める工夫をすること無く高い変換効率を得ることが出来る。すなわち1次巻線に与える電圧の周波数が系の共振周波数であれば、本来トランスは単に1次、2次のコイルを適当に近くに設置した程度の状態でも効率よく変圧できる。テスラコイルでは1次側に与えるこの共振周波数の交流電圧を得るのに、火花放電のインパルス電流の発生する広帯域の交流を共振回路に与えて振動させ、その共振周波数を調整することにより実現している。尚、テスラコイルでは共振要素の相当分が浮遊容量なので不安定であり、設置状況などにより周波数を調整する必要がある。