Sizden çılgın bir mucit adını söylemenizi istesek, bir çok kişinin aklına gelen ilk isim büyük ihtimal ile Nikola Tesla (1856 – 1943 ) olacaktır. Tesla radyoyu, robotları, güneş enerjili ısıtma sistemlerini, bir kol saatinden daha büyük olmayan hücresel veri akışına dayalı akıllı telefonları öngördüğünde yıl henüz 1919’du. Ancak o bir şeyler icat etmeye bu tarihten çok daha önce başlamıştı. Tesla’nın tüm buluşları arasında muhtemelen en çok bilineni 1891 yılında bulduğu Tesla bobinidir.
Nikola Tesla, kariyerinin zirvesindeyken bir fikre takıntılı hale geldi. Bu fikir elektriğin, stratejik olarak konumlandırılmış bir dizi kule aracılığıyla veya asılı balonlardan oluşan bir sistem üzerinden atlayarak uzun mesafelerde kablosuz olarak hava yoluyla iletilebileceği idi. Tesla’nın nihai amacı sadece ham elektriği değil, her türlü bilgiyi anında ve kablosuz olarak dünyanın her yerine taşıyabilen yeni bir elektrikli Dünya Sistemi yaratmaktı.
Kâğıt üstünde bunu ispatlayan Nikola Tesla daha sonra yaptığı deneylerle de bunu gösterdi. Bu fikrini hayata geçirmede başarılı olamasa da Tesla Bobini ile bunu yapmaya oldukça yaklaşmıştı. Elektriği kablosuz olarak iletebilen ilk sistem olan Tesla bobini gerçekten de devrim niteliğinde bir buluştu. Tesla bobininin artık pratik bir uygulaması olmasa da Tesla’nın icadı, elektriğin kullanılma biçiminde değişimin bir habercisi idi.
Tesla Bobini Nedir?
Aslında Tesla bobininin ardındaki prensipler nispeten basittir. Ancak nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle elektriğin ne olduğunu hatırlamalısınız. Elektrik akımının elektronların akışıdır. Bu akışı yönlendiren şey ise iki yer arasındaki elektrik potansiyeli (voltaj) farkıdır. Akım su, voltaj ise bir tepe gibidir. Tepe ne kadar dikleşirse, suyun akışı da o kadar güçlü olur. Yani yüksek bir voltaj daha çok elektron akışı anlamına gelecektir.
Tesla bobininin gücü elektromanyetik indüksiyon adı verilen bir süreçte yatmaktadır. Değişen bir manyetik alan, akımı akmaya zorlayan bir voltaj yaratır. Buna karşılık, elektrik, tel ile sarılı bir bobinden aktığında bobinin etrafındaki alanı belirli bir düzende dolduran bir manyetik alan üretir. Benzer şekilde, eğer bir manyetik alan sarmal bir telin merkezinden akarsa telde bir elektrik akımının akmasına neden olan bir voltaj üretilir.
Manyetik alan tarafından üretilen voltaj telin sarım sayısıyla birlikte artar veya azalır. Her evde bulunan bir alternatif akım (AC) elektrik transformatörü tam olarak bu şekilde çalışır. ( Yönü ve şiddeti sürekli olarak değişen akıma alternatif akım denir.) Adından da anlaşılacağı gibi transformatör voltajı bir sargıdan diğerine değiştirir.
İlk olarak 1831 yılında İngiliz fizikçi Michael Faraday’ın bulduğu elektromanyetik indüksiyon akımı birçok elektrikli cihazın şarj edilmesinde kullanılır. Sarım sayısını değiştirmek voltajın artmasını ya da azalmasını mümkün kılar.
Tesla Bobini Nasıl Çalışır?
Tesla bobinleri de aynı şeyi yapar ancak voltajda çok daha dramatik bir değişiklik olur. İlk olarak, 120V’luk bir akımı kabaca 10.000V’a çıkarmak için demir çekirdekli transformatör kullanılır. 10.000 voltluk tel, yalnızca birkaç dönüşle büyük (birincil) bir bobine sarılır. İkincil bobin ise binlerce tur ince tel içerir. Bu, voltajı 100.000 ila 1.000.000 volt arasına yükseltir.
Ancak Tesla bobini bir şeye daha ihtiyaç duyar. Bu da yükü depolayacak ve hepsini tek bir büyük kıvılcımda ateşleyecek bir kapasitördür. Bu nedenle de bobinin devresi bir kapasitör ve kıvılcım aralığı adı verilen küçük bir delik içerir. Ancak bu kıvılcımlar yalnızca kapasitörde büyük miktarda yük biriktiğinde gerçekleşecektir.
İkincil bobinin üzerine kubbe veya simit şeklinde bir kapak yerleştirilmiştir. Bu noktadaki elektrik potansiyeli artık o kadar yüksektir ki, elektronlar çevredeki hava moleküllerinden sıyrılır, bu da muhteşem mor yıldırımların en yakın topraklama noktasına boşalmasına ve güzel bir görsel şölene neden olur.
Sonuç olarak
Tesla, hedeflerinden biri olan sınırsız bir güç kaynağı icat etmemiş olsa da, elektriğin saf gücünü ve güzelliğini gösterecek mükemmel bir makine tasarlamıştı. Tarihin trajedilerinden biri Tesla’nın olağanüstü bobinleri üzerindeki çalışmalarını hiçbir zaman bitirememesidir.
Elektrik enerjisini uzun mesafelere, çok fazla güç kaybı olmadan kablosuz olarak aktarmanın bir yolu bulunursa, birçok şey değişecektir. Tüm hızıyla devam eden çalışmalar, tamamen kablosuz yaşam alanlarının oluşacağı günlerin pek de uzak olmadığını gözler önüne sererken, tüm bunları mümkün kılan kişinin Nikola Tesla olduğu bir kere daha anımsanmalıdır.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Wireless Electricity? How the Tesla Coil Works. Yayınlanma tarihi: 10 Temmuz 2014. Kaynak site: Live Science. Bağlantı: Wireless Electricity? How the Tesla Coil Works
- Explainer: what is a Tesla coil? Yayınlanma tarihi: 17 Şubat 2014. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Explainer: what is a Tesla coil?
- P. D. A. Aziz, A. L. A. Razak, M. I. A. Bakar and N. A. Aziz, “A study on wireless power transfer using tesla coil technique. 2016 International Conference on Sustainable Energy. Engineering and Application (ICSEEA), Jakarta, Indonesia, 2016, pp. 34-40, doi: 10.1109/ICSEEA.2016.7873564. keywords: {Magnetic fields;Magnetic flux;Magnetic resonance;Capacitors;Wires;RLC circuits;electromagnetis;inductive coupling;resonance},
- The Tesla Coil: The Holy Grail of Electricity Transmission. Yayınlanma tarihi: 15 Temmuz 2016. Kaynak site: Interesting Engeneer. Bağlantı: The Tesla Coil: The Holy Grail of Electricity Transmission
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
