حقق العالم نيكولا تيسلا حلمه بإيجاد طريقة لتزويد العالم بالطاقة دون الحاجة إلى تمديد الأسلاك، حيث أدت تجاربه إلى ابتكار ملف تسلا في أوائل تسعينيات القرن التاسع عشر.
كان اختراع تسلا الثوري أساس هوائيات الراديو والتلغراف، حتى أن تطبيقات الملف تمكّنت من إطلاق صواعق البرق، وإرسال تيارات كهربائية عبر الجسم، وإنشاء رياح إلكترونية.
طوّر تسلا الملف في عام 1891، قبل استخدام المحولات التقليدية ذات القلب الحديدي لتشغيل أشياء مثل أنظمة الإضاءة ودوائر الهاتف.
لا تستطيع هذه المحولات التقليدية تحمل التردد العالي والجهد العالي الذي يمكن أن تتحمله الملفات الأكثر مرونة في اختراع تسلا.
يتكون ملف تسلا من جزأين: ملف أولي وملف ثانوي، ولكل منهما مكثف خاص به، مع الإشارة إلى أن المكثفات تخزن الطاقة الكهربائية تمامًا مثل البطاريات.
يتم توصيل الملفين والمكثفات بواسطة فجوة من الهواء بين قطبين كهربائيين تولد شرارة الكهرباء.
يحتاج الملف إلى مصدر طاقة عالي الجهد، أو لمصدر عادي يتم تغذيته من خلال محول للوصول للجهد العالي المطلوب.
يتم توصيل مصدر الطاقة بالملف الأساسي، فيعمل المكثف الخاص به مثل الإسفنجة ويمتص الشحنة.
يجب أن يكون الملف الأساسي نفسه قادرًا على تحمل الشحنة الهائلة والارتفاعات الهائلة في التيار، لذلك عادةً ما يكون الملف مصنوعًا من النحاس، وهو موصل جيد للكهرباء.
في نهاية المطاف، يقوم المكثف بتكوين الكثير من الشحنات مما يؤدي إلى كسر مقاومة الهواء في فجوة الشرارة.
بعد ذلك، كما هو الحال مع عصر إسفنجة مبللة، يتدفق التيار من المكثف إلى أسفل الملف الأساسي ويخلق مجالًا مغناطيسيًا .
وبسبب الكمية الهائلة من الطاقة ينهار المجال المغناطيسي بسرعة، ويتولد تيار كهربائي في الملف الثانوي.
ويؤدي ضغط الجهد عبر الهواء بين الملفين إلى إنشاء شرارات في فجوة الشرارة، والتي تنتقل الطاقة ذهابًا وإيابًا بين الملفين عدة مئات من المرات في الثانية، وتتراكم في الملف الثانوي والمكثف.
ونتيجة لذلك، تصبح الشحنة في المكثف الثانوي عالية جدًا لدرجة أنها تتحرر في انفجار مذهل للتيار الكهربائي .
يمكن للجهد العالي التردد الناتج أن يضيء مصابيح الفلورسنت على بعد عدة أقدام بدون توصيل سلك كهربائي.
في ملف تسلا المصمم بشكل مثالي، عندما يصل الملف الثانوي إلى أقصى شحن له، يجب أن تبدأ العملية برمتها من جديد ويجب أن يصبح الجهاز مكتفيًا ذاتيًا، ولكن في الممارسة العملية، هذا لا يحدث، حيث يسحب الهواء الساخن الموجود في فجوة الشرارة بعضًا من الكهرباء بعيدًا عن الملف الثانوي ويعيدها إلى الفجوة، وبالتالي ستنفد طاقة ملف تسلا في النهاية، ولهذا السبب يجب توصيل الملف بمصدر طاقة خارجي.
وفي حين أن ملف تسلا لم يعد له الكثير من التطبيقات العملية بعد الآن، فقد أحدث اختراع تسلا ثورة كاملة في طريقة فهم الكهرباء واستخدامها، ولا تزال أجهزة الراديو والتلفزيون تستخدم أشكالًا مختلفة من ملف تسلا اليوم.
المصادر:
