Istilah Tesla Coil mungkin terdengar agak asing bagi orang awam. Tesla Coil dirancang oleh penemu bernama Nikola Tesla pada tahun sekitar 1891. Tesla Coil atau Kumparan Tesla adalah rangkaian transformator (trafo) resonansi listrik yang digunakan untuk menghasilkan listrik AC (arus bolak balik) tegangan tinggi, arus rendah dan berfrekuensi tinggi.

Pada bagian primer rangkaian Tesla Coil, Tegangan input (masukan) berupa tegangan rendah pada frekuensi kerja. Sedangkan, tegangan output (keluaran) berupa tegangan tinggi berfrekuensi tinggi. 

Tesla Coil dapat menghasilkan tegangan output dari tegangan sebesar 50 kV (kilo volt) sampai beberapa juta volt atau mega volt untuk kumparan berskala besar.

Kegunaan Tesla Coil

Untuk kegunaannya, Nikola Tesla menggunakan rangkaian Tesla Coil untuk berbagai eksperimen seperti transmisi energi listrik tanpa kabel, elektroterapi, pembangkitan sinar-X, fenomena arus bolak balik (AC) berfrekuensi tinggi, pencahayaan listrik dan pendar. Selain itu, rangkaian Tesla Coil digunakan secara komersial pada pemancar radio spark gap untuk telegrafi tanpa kabel (nirkabel) sampai tahun 1920-an. 

Saat ini, penggunaan Tesla Coil adalah sebagai tampilan hiburan dan pendidikan pada museum sains maupun di perguruan tinggi dengan memperhatikan isolasi pada rangkaian Tesla Coil sebagai pengaman dari kebocoran sistem. Selain itu, Tesla Coil dengan kumparan kecil juga masih digunakan untuk mendeteksi atau pengujian kebocoran sistem vakum tinggi. 

Prinsip Kerja Tesla Coil

 

Prinsip Kerja yang dimanfaatkan dalam Tesla Coil adalah Prinsip Resonansi Induksi Elektromagnetik. Dalam proses induksinya, Tesla Coil menggunakan frekuensi tinggi yang diperoleh dari rangkaian osilasi L dan C yang beresonansi pada frekuensi tinggi.

Rangkaian Tesla Coil (gambar I) ditujukan sebagai pembangkit tegangan tinggi berfrekuensi tinggi. Mula-mula, tegangan pada sumber AC dinaikkan dengan transformator (Trafo) step-up untuk menaikkan tegangan ke tegangan ribuan volt. 

Tesla Coil primer (L1) mengirimkan tegangan ke Tesla Coil Sekunder (L2) berdasarkan pada prinsip resonansi dan terbentuklah frekuensi resonansi dari rangkaian resonansi L dan C.

Dikarenakan frekuensi resonansi sisi primer sesuai dengan frekuensi resonansi sisi sekunder sehingga memungkinkan energi listrik tersalurkan ke sisi sekunder dengan optimal.  Berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik (fluks-fluks listrik berubah terhadap waktu), Energi listrik yang diperoleh di sisi sekunder adalah tegangan yang tinggi (ratusan hingga ribuan kilo volt) dan berfrekuensi tinggi (ratusan ribu hingga Megahertz). 

Tegangan tinggi, arus rendah, dan berfrekuensi tinggi tersebut dimanfaatkan Nikola Tesla untuk eksperimen transmisi energi listrik tanpa kabel. Walaupun demikian, masalah isolasi atau pengamanan dari kebocoran sistem menjadi perhatian khusus karena seringkali terjadi masalah dalam eksperimen Tesla mengenai transmisi energi listrik tanpa kabel.

Komponen Rangkaian Tesla Coil

Berdasarkan rangkaian pada gambar I, berikut komponen-komponen dari rangkaian Tesla Coil:

• Transformator (Trafo) Step-up pada sumber AC untuk menaikkan tegangan sumber ke tegangan yang cukup tinggi untuk melompati Spark Gap (Celah percikan). Tegangan tipikal berkisar antara 5 hingga 30 kV (kilo volt).
• Kapasitor (C1) yang membentuk rangkaian dengan kumparan primer (L1).
• Spark Gap (Celah percikan) yang berfungsi sebagai sakelar atau trigger di sirkuit primer.
• Tesla Coil atau Transformator resonansi double-tuned inti udara (L1 dan L2) sebagai penghasil tegangan output tinggi.
• Torus (bola logam) sebagai elektroda kapasitif yang berfungsi untuk menekan kerusakan udara dini dan pelepasan busur, meningkatkan faktor Q dan tegangan output.