Mühendislik ve Teknoloji

Tesla Bobini Nedir? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?

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.

Tesla Bobini Nedir? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?
Colorado Springs’deki laboratuvarında Nikola Tesla, 1899. Tesla burada gördüğümüz fotoğrafı, elektrik dalgalarının bir fotoğrafıyla, kitap okurken çekilmiş bir fotoğrafını üst üste koyarak yapmıştı. Amacı hem kamuoyunun hem de potansiyel yatırımcıların dikkatini çekmekti.

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? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?
Tesla Bobini, kablosuz bir güç sisteminin parçasıdır. Ayrıca Tesla’nın diğer deneylerinin çoğunun dayanak noktasıydı. Radyolar ve televizyonlar bugün hala bobinin çeşitlerini kullanıyor.

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 Bobini Nedir? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?
Bir bobinden akan elektrik, bu tür bir manyetik alan üretir.

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.

Tesla Bobini Nedir? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?
Tesla Bobininin kalbi, bir örneği gösterilen bir transformatördür. Ancak çok büyük voltajlar ve frekanslarla uğraştığımız için Tesla Bobinindeki transformatörün hava olması gerekir. Çünkü başka herhangi bir malzeme bu tür aşırı gerilimler altında hızla bozulacaktır.

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.

Tesla Bobini Nedir? Kablosuz Elektrik Nasıl İletilir?
Bir Tesla bobini Tesla bobini; yüksek gerilim trafosu, atlama aralığı, yüksek gerilim kapasitörü, sarım sayısı az birincil,sarım sayısı fazla ikincil bobin ve ikincil bobine bağlı yüksek gerilimli enerji çıkışının yapıldığı iletkenden oluşmaktadır.

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.

Günümüzde Tesla bobinleri genellikle deneysel çalışmalarda karşımıza çıkmaktadır.

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.

Tesla, 21 Mayıs 1891’de, elektrik mühendislerinden oluşan bir kalabalığın önünde şovunu yaptı. Tesla Bobini’yle ürettiği elektrik çok yüksek frekansta olmakla birlikte, elektriği kendi vücuduna veren Tesla’ya hiç zarar vermeden vücudundan geçip gitmiş ve aynı zamanda elinde tuttuğu lambayı aydınlatmayı başarmıştı.

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

Sibel Çağlar

Temel eğitimimi Kadıköy Anadolu Lisesinde tamamladım. Devamında Marmara Üniversitesi İngilizce Matematik Öğretmenliği bölümünü bitirdim. Çeşitli özel okullarda edindiğim öğretmenlik deneyiminin ardından matematiksel.org web sitesini kurdum. O günden bugüne içerik üretmeye devam ediyorum.

İlgili Yazılar

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir