Stále dostávám spoustu nejrůznějších dotazů, ale tento mne opravdu překvapil. Jak si vyrobit vysoké napětí? Ale jo, jde to snadno i bez specielních zařízení, ale nejprve musím upozornit všechny experimentátory, že s tím není žádná sranda, doporučuji maximální opatrnost. A vy mladší, raději to nezkoušejte sami, když tak pouze pod dohledem někoho zkušenějšího.
Čím teda začneme – tak třeba cívkou a její indukčností. Jistě vám je známo, že čím má cívka více závitů, nebo je-li navinuta na feromagnetickém jádru (třeba i železo), má také větší indukčnost. Co to ta indukčnost je? je to fyzikální veličina, vyjadřující schopnost dané konfigurace elektricky vodivých těles protékaných elektrickým proudem vytvářet ve svém okolí magnetické pole. Zkusíme se blíže podívat na okamžik, kdy je cívka připojena, nebo naopak právě odpojena od elektrického napětí. V té chvíli nastává tak zvaný
Přechodný děj.
Při přechodném ději se skokem mění napětí z hodnoty U1 na hodnotu U2. Takto na vinutí cívky vznikne indukované napětí Ui. V okamžiku zapojení zdroje napětí je I = 0 a Ui má stejnou hodnotu, ale opačnou polaritu než zdroj (Ui = – Ue). Indukované napětí existuje jen při změnách proudu a je na nich závislé. Jak se proud zvětšuje, zmenšují se jeho změny a zmenšuje se i Ui. Nakonec nastane ustálený stav, kdy proud má neměnnou hodnotu I0 a Ui je nulové.
Přechodný děj nastane i při přerušení obvodu. Kdyby v obvodu nebyla cívka, klesl by proud okamžitě na nulu jako elektromotorické napětí Ue. U obvodu s cívkou vzniká indukované napětí stejné polarity, jakou má zdroj napětí (proud se zmenšuje, indukované napětí působí proti této změně, proto má kladné hodnoty). Důsledkem existence indukovaného napětí je, že proud nezaniká okamžitě, ale postupně. Když obvod rozpojíme, velmi rychle se zvětší odpor, čímž rychle klesne proud v obvodu. Kvůli tomu je i indukované napětí velmi velké, mnohokrát větší než Ue (Ui >> Ue).
Toto velké indukované napětí při přerušení obvodu je příčinou vzniku jiskrového výboje, který někdy nastane v místě přerušení. Průběh přechodného děje vyplývá ze zákona zachování energie. Vznik a zánik magnetického pole doprovázejí přeměny energie. Elektrická energie se v cívce mění na magnetickou a magnetická opět v elektrickou.
Tak, a dosti nezáživné teorie, nyní se budeme věnovat požadovanému získání vysokého napětí. Jako cívku, na které budeme vzájemně přeměňovat elektrickou a magnetickou energii, použijeme cívku relé, jelikož tato má jádro ze železa – tedy z feromagnetického kovu. Jak takové relé vypadá:
Vidíme, že je tvoří elektromagnet – tedy cívka na železném jádru, kotvička (nahoře) která je elektromagnetem přitahována, a konečně kontakty, které ovládá ona kotvička. Činnost je samozřejmě jasná, po připojení zdroje na svorky označené Napětí začne cívkou protékat elektrický proud, ten zmagnetuje jádro, přitáhne kotvičku – a hele, kontakty, které byly doposud spojené (2 – 3) se rozpojí, a obráceně ty, které byly rozpojené (1 – 2) se spojí. Podle toho, co jsme si uvedli výše, na vlastní indukčnosti cívky vznikne napěťová špička, která se diodou D1 usměrní a nabije kondenzátor C1. Jenže kontakty přeruší přívod proudu do cívky relé, tím odpadne a vzniká další napěťová špička, opačné polarity, kterou však již dioda dále nepropustí.
Samozřejmě že přerušením proudu do cívky dojde opět k propojení kontaktů relé 1 a 2, což znamená, že elektrický obvod je opět uzavřen, relé je znova pod napětím a celý příběh začíná dokola jako kdysi. Měření na osciloskopu ukázalo, že s použitým relátkem při napájecím napětí 12 V vznikají napěťové špičky až 2 500 V, samozřejmě, že toto napětí je závislé na právě použitém relé, přesněji na indukčnosti jeho vinutí.
Pokud ke kondenzátoru připojíte dva vodiče s hroty na konci, zjistíte, že (v daném případě) docílíte přeskok jiskry až na vzdálenost 2 mm, ovšem za předpokladu čistého a suchého vzduchu. Stejně tak je tímto napětím možno rozsvítit třeba zářivku, bez jakýchkoliv přídavných zařízení (tlumivka, startér). Při zvláště vysokém napětí pak dochází i k různým zajímavým světelným jevům.
Samozřejmě, že použité součástky, tedy dioda a kondenzátor musí být dimenzovány na příslušné napětí. Nedoporučuji používat elektrolytický kondenzátor, vhodné jsou fóliové nebo starší papírové typy. Dioda i kondenzátor mohou být třeba i vynechány, ale při experimentech samozřejmě zjistíte, že výsledek je pak mnohem horší.
Závěrem několik faktických připomínek.
Hlavně opravdu dávejte pozor, s vysokým napětím není žádná sranda, může dávat opravdu děsné šoky.
Při těchto experimentech buďte ohleduplní ke svým sousedům, vzniká při tom rušení TV a rozhlasu. Proto doporučuji, aby jste nenechávali toto zařízení běhat celý den.
Relé použijte raději nějaké starší, jelikož jeho kontakty se značně opotřebovávají.