Bí mật nào ẩn giấu sau thiết bị biết "múa lửa" thần kỳ này?

Đi tìm lời giải về thiết bị vừa có thể phóng điện mà lại còn nhảy theo nhạc một cách kỳ ảo này.

Nichola Tesla là một nhà vật lý, nhà phát minh, kỹ sư cơ khí người Mỹ gốc Serbie. Ông được biết đến với rất nhiều đóng góp mang tính cách mạng như hệ thống điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều... và trong số những phát minh của ông có thiết bị này.

Để thấy được độ... ảo diệu của cỗ máy này, bạn nên xem hết video sau đây.

Hệ thống phát điện... theo nhạc này là ứng dụng từ một thiết bị có tên gọi là "Tesla coil" (tạm dịch: cuộn Tesla), được chế tạo từ năm 1891. Thời điểm đó, Tesla đã luôn "mơ mộng" về một hệ thống cung cấp năng lượng toàn cầu mà không cần đến những sợi dây điện... loằng ngoằng. Và Tesla coil đã có thể biến ước mơ của ông thành hiện thực.

Hệ thống này thực sự là một bước đột phá, khi có thể phóng ra điện áp lên tới hơn 1 triệu volt nếu hệ thống được xây dựng đủ lớn. Thậm chí theo một số thông tin, Tesla đã từng thu được các hồ quang điện với điện áp lên tới... 100 triệu volt. Tuy nhiên, thông tin này chưa được xác thực và con số này cũng có phần... hoang đường.

Nguyên lý hoạt động thực chất rất đơn giản

Nhìn thì có vẻ khủng, nhưng thực sự hệ thống này không quá phức tạp bởi các nguyên lý áp dụng chỉ là lực điện từ và hiệu ứng cộng hưởng từ. Thậm chí, một thợ điện "nghiệp dư" cũng có thể chế ra Tesla coil với một cuộn dây đồng và một số chai thủy tinh. Tất nhiên, hệ thống đó sẽ không thể chịu được điện áp hàng triệu volt như "hàng xịn" nhưng cũng chịu được khoảng 1/4 số đó.

Để "chế" ra Tesla coil cần 2 cuộn dây: dây sơ cấp (primary coil) và dây thứ cấp (secondary coil) được nối với 2 tụ điện (capacitor) riêng biệt. 2 tụ điện có vai trò trữ điện - giống như pin vậy.

Cấu tạo của Cuộn Tesla.

2 lõi dây sẽ được đặt cách nhau một khoảng được gọi là "khoảng phóng điện" - spark gap. Đây là khoảng không khí giữa 2 điện cực đủ để tạo ra tia lửa điện. Tất cả sẽ được nối vào một máy biến áp lực (Transformer powers).

Tóm lại về cơ bản, hệ thống Tesla coil là 2 mạch điện hở được kết nối với nhau bằng khoảng phóng điện. Máy biến áp lực sẽ biến nguồn điện hạ áp thành cao áp.

Khi nhận được năng lượng, tụ điện của dây sơ cấp sẽ phải tích tụ dần năng lượng cho đến lúc đủ để phá bỏ điện trở không khí trong khoảng phóng điện.

Năng lượng này sẽ làm sụp đổ từ trường một cách nhanh chóng và bắt đầu nạp điện cho tụ điện thứ 2, tạo thành tia lửa điện giữa 2 tụ. Và cuối cùng, đến lượt nguồn điện bên trong tụ điện thứ 2 cũng đạt ngưỡng "khổng lồ", khiến dòng điện bắn ra trong không gian.

Nhưng làm thế nào dòng điện có thể... nhảy theo nhạc như trong video trên? Bằng việc lắp đặt hệ thống với khoảng phát điện "spark gap" có thể điều chỉnh được, ta có thể dễ dàng điều khiển các tia sét và thậm chí khiến nó nhảy múa theo nhạc.

Hệ thống mang tính cách mạng nhưng... không có nhiều ứng dụng

Tesla đã từng thành công trong việc truyền năng lượng không dây qua ăng ten radio và hệ thống điện báo. Nhưng rất tiếc, đây là những ứng dụng duy nhất của hệ thống này.

Tesla và phát minh của ông.

Ngày nay, Tesla coil chủ yếu được sử dụng để... giải trí, trình diễn những màn ảo thuật siêu "ảo", như video chúng ta thấy ở trên, hoặc trong video dưới đây.

Tuy nhiên, thiết bị này đã thay đổi hoàn toàn những hiểu biết về truyền tải điện và năng lượng trước đây của chúng ta. Thậm chí, ngay cả một số hệ thống radio và TV ngày nay cũng áp dụng hệ thống này.