ملف تسلا

تصميم تيسلا في عام 1902 للنسخة المتقدمة من المرسل المكبر تستخدم موصل علوي مكون من إطار حديدي على شكل حلقة مغطى بصفائح نصف دائرية (تغطي أكثر السطح الموصل للكهرباء). المعبر العلوي لديه سعة صغيرة نسبياً، يشحن بأعلى حد جهد كهربائي مستطاع.[17] في السطح الخارجي من الموصل الكهربائي المحدب تتراكم الشحنات الكهربائية وتكون لها نصف قطر انحناء كبير أو تكون مكونه من عناصر منفصلة بغض النظر عن أنصاف أقطارها المنحنية، وتكون متقاربة من بعضها البعض حيث يظهر السطح الخارجي التصوري الجامع لها بشكل ذا نصف قطر منحني كبير.[18] هذا التصميم يسمح للمدخل الكهربائي أن يدعم عمل جهد كهربائي عالي بدون أن أي تفريغ هالي أو شراري. في الوقت الذي كان يعمل تيسلا على استخراج براءة اختراعه، وصف أنواع متغايرة من الأطراف الرنانة في أعلى هذا البكرة.[19]

إن الترانزستور الحديث أو الصمام المفرغ في محولات تيسلا لاتستخدم فجوة إشعال رئيسية، وعوضًا عن ذلك فالترانزستورات أو الصمامات المفرغة توفر عملية التضخيم المطلوبة لتوليد الترددات اللاسلكية للدائرة الرئيسية. تستخدم محولات تسلا الثابتة أقل فولتات تشغيلية رئيسية والتي تتراوح مابين 155 إلى 800 فولت، ويستخدم لتحريك اللفات الرئيسية إما محولًا ثنائي الأقطاب ذو الجسور المفردة أو الزوجية، أو ترانزستور حقلي، أو ترانزستورًا ثنائي الأقطاب ذو البوابة المعزولة لتشغيل الشحنة الكهربائية الرئيسية. المحولات ذات الصمامات المفرغة عادة ما تعمل بجهد يتراوح مابين 1,500 إلى – 6,000 فولت، بينما تعمل فجوات الإشعال الرئيسية بفولتات رئيسية تتراوح مابين 6,000 إلى 25,000 فولت. كما أن الملفات الرئيسية توضع في محولات تسلا تُلَفّ حول الجزء السفلي فقط من الملف الثانوي (ويسمى أحيانًا "المرنان")، وهو ما يساعد في إظهار عمل الملف الثانوي وكأنه مرنان نضّاح. إن المحث الرئيسي والذي يحول الفولتات إلى الجزء السفلي من الملف الثانوي مما يوفر دفعات منتظمة (وهو يشبه تلك الدفعات في توقيت معين للأرجوحة). وهناك طاقة إضافية تُحوّل من المحث الرئيسي إلى المحث الثانوي ليرفع السعة الكهربائية خلال كل «دفعة»، حيث يبني المحث الثانوي فولتات تسمى الرنين. غالبًا ماتستخدم دائرة الرد التصحيحي الكهربائي لتهيئة توقيت مولد الذبذبة لدرجة الرنين المتصاعد في المحث الثانوي، وهي عملية الضبط الوحيدة بعد الخيار الأولي بعد الرفع المعقول للسعة الكهربائية.

في حالة ملف تسلا ذو الحالة الصلبة ثنائي الرنين (DRSSTC)، فإن التحويل الإلكتروني لملف تسلا ذو الحالة الصلبة يشترك مع الدائرة الابتدائية الرنانة لملف تسلا ذو الثغرة الشرارية (فراغ الشرارة الكهربائية). تتكون الدائرة الابتدائية الرنانة عن طريق توصيل المكثف باللفائف الابتدائية للملف، حيث يشكّلان معاً سلسلة من الدوائر الكهربية الرنانة ذات مستحث ومكثف ويكون ترددها الرنان مقارب لتردد الدائرة الثانوية. بسبب وجود دائرة رنانة إضافية فإنه من الضروري وجود مُعَدِّل توليف يدوي آخر أوتوماتيكي (ذاتي). كما يستخدم عادة قاطع كهربائي للتقليل من دورة تشغيل دائرة خدمة لجسور التيارات المتناوبة وذلك لتحسين كفاءة طاقة الذروة، وبالمثل فإن الترانزستور ثنائي القطبية ذو البوابة المعزولة IGBTs أكثر شيوعاً في هذا التطبيق من الترانزيستور الحقلي «موسفت» MOSFETs أو التروانزستور ثنائي القطبية نتيجة لتفوقه في معالجة الطاقات العالية. يمكن مقارنة أداء ملف تسلا ذو الحالة الصلبة ثنائي الرنين (DRSSTC) بملف تسلا متوسط الطاقة ذو الثغرة الشرارية، كما أن كفاءته (تقاس بطول الشرارة مقابل الطاقة المدخلة) يمكن أن تكون أكبر بكثير من ملف تسلا ذو الثغرة الشرارية في حالة تشغيله بنفس قيمة الطاقة المدخلة.

تعمل أغلب ملفات تسلا الكبيرة ذات التصاميم الحديثة عند مستويات طاقة وذروة عالية جدا تصل إلى العديد من الميجاوات (ملايين الواطات[20])). لهذا السبب يتم تشغيلها وتعديلها بعناية فائقة، ليس فقط لتحقيق الكفاءة والفعالية الاقتصادية بل من أجل معايير السلامة. إذا وقعت نقطة الجهد العليا قبل نقطة نهاية الملف الثانوي بسبب توليف خاطئ، فهنا قد تندلع شرارة تفريغ كهربائي وتتلف أسلاك الملف والدعائم وحتى الأجسام القريبة.

تكوين دائرة نموذجي
في هذه الحالة، تقوم شرارة الفجوة بنقل التردد العالي عبر المحول الأول الذي سببع التيار الترددي. يقوم الحاث (غير ظاهر في الصورة) بحماية المحول. يستعمل هذا التصميم في حالات لوحات النيون التي تكون هشة.

تكوين دائرة بديلة
وضع محاث متوازي مع المحول الأساسي بينما تكون فجوة الشرارة متسلسلة لملف تسلا الأساسي. في هذه الحالة، يجب أن تكون قدرة المحول كافيى لتحمل الترداد العالية.

قام تسلا بتجارب عديدة مع هذه الدوائر الكهربائية وأخرى غيرها (انظر إلى الصورة التي على اليسار).موصل التسلا الرئيسي، اللفة، فتحة الشرر، والخزان المكثِّف جميعها متصلة معًا في تسلسل. في كل دائرة، المحول ومزود الـ AC يقومان بشحن الخزان المكثِّف حتى يصبح جهده الكهربائي كافٍ ليُحلل فتحة الشرر. تشتعل الفتحة فجأة، لتسمح للخزان المكثِّف المشحون بالتفريغ في اللفة الرئيسية. بمجرد اشتعال الفتحة يصبح السلوك الكهربائي لكل دائرة متطابق. أظهرت التجارب عدم وجود دائرة لها أي أفضلية واضحة على غيرها، أي أن كل الدوائر لها نفس السلوك والأداء.

إلا أن عمل الدائرة القصيرة داخل فجوة الاشتعال في الدائرة العادية يمنع الذبذبات مرتفعة التردد من مساعدة المحول الداعم، أما في الدائرة البديلة فالذبذبات ذات السعة العالية ومرتفعة التردد والتي تظهر خلال مكثف الكهرباء فهي تستعمل في لفات المحول الداعم، وهو ما يحفز انبعاثات الهالات مؤديًا إلى إتلاف عازل المحول مع الوقت. ودائمًا ما يستخدم خبراء صناعة محولات تسلا ذات الدائرة العالية دون غيرها مدعمةً إياها بمرشحات منخفضة التمرير (شبكات من المقاوِمات والمكثفات) بين المحول الداعم وفجوة الإشعال لحماية المحول الداعم. وتكمن أهمية هذه الطريقة حين تكون لفات المحول قابلة للعطب جراء ارتفاع الضغط مثل المحولات المستخدمة في لافتات النيون. وبغض النظر عن التدابير المستخدمة، لابد أن تكون المحولات ذات الجهد المرتفع متحكمة ذاتيًا بالتيار الثانوي بواسطة التحفيز الترشيحي الداخلي. كما يجب أن يستخدم المحول العادي ذو الضغط المرتفع (التحفيز الترشيحي المنخفض) محدد ضغط خارجي (يسمى أحيانًا بالموازن) ليحدد التيار، وقد صممت محولات لافتات النيون لتكون ذات تحفيز ترشيحي مرتفع لتحد من تيار دائرتها الكهربائية القصيرة إلى المستوى الآمن.

يُضبط تَردُد الرَنين الصادر من السلك المَلفوف الأولي مع تَردد السِلك الثانوي باستخدام تَذبذبات مُنخفضة الطاقة، ثُم يُرفع مُستوى الطاقة حتى يُصبح الجهاز تَحت السيطرة. غالبًا ما يُوضع أثناء الضبط نُتوء صَغير -يُسمى مَضخة الاختراق - على الطرف العُلوي لتَحفيز الهالة وتَفرِيغ الشرارة (أحياناً تُسمى متدفقات) في الهَواء المُحيط. يُمكن فيما بَعد تَعديل الضبط ليَصل إلى أطول متدفق في مُستوى مُعين من الطاقة ويَنسجم مَع تردد يَتماشى مع السِلك الأولي والثانوي. يميل الحمل السعوي إلى خَفض تَردد الرنين في لَفائف تِسلا بواسطة المتدفقات التي تعمل بطاقة كاملة، ولأسباب تِقنية عديدة فإنها تُشكل الحَلقة الدَائرية واحدة من أكثر الأشكال التي تُستعمل على الأطراف العُلوية في لَفائف تِسلا.

تُنقل الطاقة الكهربائية أثناء تفريغ توليد الكهرباء من أنابيب ثانوية وحلقية إلى الهواء المحيط على هيئة شحنة كهربائية وحرارة وضوء وصوت، وتعد هذه العملية مماثلة لشحن أو تفريغ المكثف حيث يدعى التيار الذي ينشأ من شحنات التحول داخل المكثف تيار الإزاحة. تتكون تفريغ لفائف تيسلا كنتيجة لتيارات الإزاحة حيث يتم نقل الذبذبات والشحنات الكهربائية بسرعة بين الفولت الحلقي العالي والمناطق القريبة داخل الهواء (وتسمى بمناطق شحنة المدى). وبالرغم من أن مناطق الشحنة الفراغية حول الحلقي غير مرئية إلا أنها تلعب دوراً كبيراً في مظهر وموقع تفريغ لفائف تيسلا. عندما تشتعل الشرارة في فجوة الحرائق يقوم المكثِف المشحون بتفريغ الشحنة إلى الملف الابتدائي، مما يؤدي إلى تذبذب الدارة الأولية. يخلق التيار الأولي المتذبذب حقلا مغناطيسياً يرتبط بالملف الثانوي ناقلا الطاقة إلى الجانب الثانوي من المحول ومسببًا لها أن تتذبذب ضمن السعة الكهربائية للملف الحلقي.يتم نقل الطاقة خلال عدد من الدورات، ومعظم الطاقة التي كانت في الأصل في الجانب الابتدائي تنتقل إلى الجانب الثانوي، وكلما زاد الاقتران المغناطيسي بين اللفات (الابتدائي والثانوي) كلما تطلب إتمام عملية نقل الطاقة وقتا أقصر وأسرع. تزداد سعة الجهد الكهربائي لموجات الراديو للمستحث الحلقي بسرعة كلما تصاعدت الطاقة داخل الدارة الثانوية المتذبذبة، كما أن الهواء المحيط بالمستحث الحلقي يتعرض لما يشبه الانهيار أو العزل الكهربائي مشكلاَ تفريغًا إكليكيًا.

فمع استمرار طاقة الملف الثانوي (والجهد الناتج) بالازدياد، ترفع الذبذبات الكبيرة من التيارات الازاحية درجة حرارة الهواء وزيادة تأين الهواء إلى ان تصل به نحو الانهيار الأولي، مما يشكل مصدر موصل للكهرباء من البلازما الساخن يسمى بالشرر الرئيسي، متفرعا ً من المستحث الحلقي (التورويد).تعتبر البلازما داخل الشررالرئيسي أكثر حرارةً من التفريغ الاكليلي ويعد موصل أفضل إلى حدٍ ما. بالواقع، خصائصها تشابه كثيراً تلك التي بالقوس الكهربائي. يتفرع الشرر الرئيسي إلى الآلاف من الشرارت الدقيقة والباردة والشبيهة بالشعيرات وتدعى بالمتدفقات والتي تبدو مثل الادخنة المزورقة بنهايات الشرارت الرئيسية الأكثر اضاءة وتنقل الشحنة بين الشرارت الرئيسية والتورويد إلى مناطق الشحن المتاحة والقريبة. تغذي تيارات الإزاحة من متدفقات لا معدودة بداخل الشرر الرئيسي مما يساعد على بقائه ساخناً وموصلاً بالكهرباء يُعد معدل الانقطاع الأولي لـ (لفائف تيسلا) الشرارية بطيئًا مقارنةً بالتردد الرنيني لتركيبة الحمل العُلويْ للمرنان.عند إغلاق المفتاح، فإن الطاقة تنتقل من دائرة (إل سي) الأولية إلى المرنان حيث ترن حلقات التيار الكهربائي لمدة قصيرة من الزمن إلى أن تبلغ ذُروتها في التفريغ الكهربائي. وتحدث فرجة الشرارة في (لفائف تيسلا) وعملية نقل الطاقة الأولية إلى طاقة ثانوية بشكل متكرر في معدلات نبض نموذجية من 50 إلى 500 مرة في الثانية حيث لا تحصل قنوات الدليل التي شُكلت مسبقًا على فرصة لتبردَ تمامًا بين النبضات. لذلك فإن التفريغ الأحدث على النبضات السابقة يمكن أن يكون مبنيًا على يسار المسارات الساخنة من قبل سابقاتها وهذا يسبب النمو المتزايد للدليل؛ من نبضٍ إلى النبض التالي وإطالة التفريغ الكامل على كل نبضة متعاقبة ويسبب النبض المتكرر تفريغًا للإنتاج حتى متوسط الطاقة المتاحة من (لفائف تيسلا) خلال كل نبضة توازن بين متوسط الطاقة التي فقدت من التفريغ (معظمها على شكل حرارة). وعند هذه المرحلة يتم الوصول إلى التوازن الديناميكي ويكون التفريغ قد وصل إلى أقصى طولٍ له لمستوى الطاقة الناتج لـ (لفائف تيسلا). ويبدو أن التركيب الفريد من تزايد غلاف الترددات اللاسلكية للجهد العالي والنبض المتكرر مناسبٌ بشكل مثالي لإنتاج تفريغ طويل متفرع والذي يؤخذ بعين الاعتبار أنه أطول بكثير مما هو متوقع باعتباره هو الوحيد المنتِج للتيار الكهربائي. وينشئ تفريغ الجهد العالي تفريغات فتيلية متعددة التفرعات وهي باللون الأزرق الأرجواني، أما تفريغ الطاقة العالية ينشئ تفريغات أسمكْ مع عدد قليل من التشعبات وتكون شاحبة ومضيئة ومائلة إلى اللون الأبيض وهي أكثر طولا من تفريغات الطاقة المنخفضة بسبب التأين الزائد وتَبُثْ رائحة قوية من الأوزون وأكاسيد النيتروجين. وتظهر العوامل الهامة للطول الأقصى للتفريغ ليُكَوِّنَ جهدًا وطاقةً وهواءً ساكنًا من رطوبة منخفضة إلى معتدلة ومع ذلك حتى بعد مرور أكثر من 100 عام على أول استخدام لـ (لفائف تيسلا) فإن العديد من جوانب تفريغ لفائف تيسلا وعملية نقل الطاقة لا تزال غير مفهومة بشكل كامل.

يمكن استخدام لفائف تسلا في الإرسال اللاسلكي. وبالإضافة لوضع المحطة المرتفعة فوق رأس دائرة الرنين الحلزونية، الاختلاف الآخر من لفة التسلا ذات الشرارة هو معدل الانقطاع الأولي. ناقل لفة التسلا الأمثل هو موجة ذبذبة مستمرة مع معدل انقطاع يساوي تردد التشغيل. وأيضاً تستخدم دائرة الرنين الحلزونية مع المحطة المرتفعة في الإستقبال اللاسكي. مستقبل لفة التسلا مصمم لاستقبال طاقة المجال الكهرومغناطيسي الغير مشع والذي ينتجه مرسل اللفة.[21][22][23][24][25][26] أيضًا مستقبل اللفة مهيأ لاستخدام جهد التدرج الرأسي الموجود في كل مكان في الغلاف الجوي للأرض. بنى تسلا واستخدم أجهزة متعددة لرصد طاقة المجال الكهرومغناطيسي. أوائل أجهزته اللاسكية اشتغلت على أساس الموجات الهرتزية أو موجات الراديو العادية والموجات الكهرومغناطيسية التي تبث في الفضاء دون أي تدخل من سطح توجيه.[27] وأثناء عمله في جامعة كولورادو سبرينقز اعتقد تسلا بأنه أسس رنين كهربائي لكامل الأرض باستخدامه مرسل لفة التسلا في «محطته التجريبية».[28]

أعلن تسلا عن إحدى متطلبات النظام اللاسلكي العالمي وهي بناء أجهزة الاستقبال الرنانة.[29] المفاهيم والأساليب ذات الصلة هي جزء من نظام تسلا للإرسال اللاسلكي (US1119732 - جهاز لنقل الطاقة الكهربائية - 18 يناير 1902). وقدم تسلا اقتراحا بضرورة أن يكون هناك أكثر من 20 محطة إرسال واستقبال في جميع أنحاء العالم.[30] في أحد أشكال دارة الاستقبال، ترتبط اثنتان من وحدات الإدخال الطرفية، يتصل كل منها بجهاز تحوير اتساع النبضة الميكانيكي، والذي تم تعديله لعكس القطبية على فترات من الوقت محددة مسبقا ولشحن المكثف.[31] ولدى هذا الشكل من جهاز استقبال نظام تسلا وسيلة لتبادل القوة الدافعة الحالية عند شحن الدارة وذلك لتزويدها بطاقة شحن كافية لشحن جهاز التخزين- جهاز لإغلاق دارة الاستقبال- ووسيلة لتشغيل جهاز الاستقبال بواسطة الطاقة المتجمعة.[32] تستخدم لفائف تسلا كجهاز استقبال يشار إليه بـ «استقبال محولات تسلا» ويعمل على خفض التحويل مع إنتاج عالي. وتعد المعايير لـ لفائف تسلا قابلة للتطبيق المتماثل كونها جهاز مُستقبِل.(مثل الدائرة الهوائية) وذلك بسبب التبادلية. وبالرغم من المقاومة الكهربائية بشكل عام، لايتم تطبيقها بشكل واضح - بسبب المقاومة الكهربائية في التحميل -(على سبيل المثال: عند استهلاك الطاقة) وهذا هو الأكثر أهمية للفائف تسلا المستقبلة ويكون ذلك عند نقطة الاستخدام (مثل محرك الإنتاج) كبديلاً للعقدة المستقبِلة. وترتبط المقاومة الكهربائية المهوائية المعقّدة بطول الموجات المستخدمة. وعادة ما يتم ضبط التحميل بجهاز لاسلكي (مدوزن) أو بشبكات متطابقة تتكون من جهاز إنتاج ومكثفات.

إحدى تجارب ملف تسلا التي جرت في كولورادو سبرينغس.

بإمكان محول تسلا أن يستقبل نبضات كهرومغناطيسية من كهرباء الغلاف الجوي[33][34][35] and طاقة إشعاعية،[24][36] والطاقة المشعة[37]، بالإضافة إلى البث اللاسلكي العادي. تُلقي الطاقة المشعة وبسرعة شديدة جزيئات صغيرة ذات طاقة كهربية شديدة مع بعض الإشعاعات الأخرى والتي تسقط على الموصل المعزول المرتبط بالمكثف مما يسبب شحن المكثف لا نهائي[37]، قد يكون المرنان الحلزوني مستثارًا بفعل الصدمة بسبب اضطرابات الطاقة المشعة وليس فقط عند الموجة الأساسية في ربع الموجة، ولكن يستثار بسبب التوافق أيضًا، ومن الممكن استخدام الطريقة الهرتزية لاستثارة مُستقبِل محول تسلا ولكن بحدود معينة لئلا ينتج عن استخدامها أضرار كبيرة [38]، كما يمكن استخدام طرق أخرى مثل طريقة (التأريض*) أو طرق توصيل أخرى متعددة لاستثارة محول تسلا ولكن جميعها ذو أضرار أيضًا.[38] يمكن للدائرة الكهربائية الشاحِنة أن تُهيَّأ وتُكيَّف لكي تُمَد بالطاقة بواسطة عدة مؤثرات واضطرابات عن بعد. تقوم الاهتزازات (الذبذبات) المتقطعة والعشوائية التي تنتقل عن طريق توصيلها بالمرنان المستقبِل (دائرة الرنين) بشحن مكثف المستقبِل والاستعانة بالطاقة الكامنة لتأثير أكبر.[38] يمكن استخدام عدة إشعاعات لشحن وتفريغ الموصلات على اعتبار أن الإشعاعات هي اهتزازات كهرومغناطيسية ذات عدة أطوال موجية وجهد أو طاقة تأيٍن.[37] يستعين مستقبل تسلا بالاضطرابات أو المؤثرات لكي يشحن أداة التخزين بالطاقة من مصدر خارجي (طبيعي أو صناعي) ويتحكم بعملية شحن أداة التخزين عن طريق الاضطرابات والمؤثرات (خلال فترات زمنية متتابعة محددة بواسطة هذه المؤثرات والاضطرابات حسب تتابعها ومدتها).[39] يمكن استخدام هذه الطاقة المخزونة في تشغيل الأداة المستقبلة. يمكن للطاقة المتراكمة، على سبيل المثال، أن تشغل محولا عن طريق تفريغ الشَّحْن في الدائرة الأولية في أوقات محددة والتي تشغل الأداة المستقبلة عن طريق التيارات الثانوية.[39]

فيما يمكن أن تستخدم ملفات تسلا لمثل هذه الأغراض، فإن أكثر اهتمامات العامة ووسائل الإعلام متوجهة بعيدا عن التطبيقات المتعلقة بنقل الطاقة واستقبالها كون إطلاق الشرارات الكهربائية أمر مبهر للعديد من الناس. بغض النظر عن ذلك، فقد أشار تسلا بأن هذا النوع من ملف تسلا يمكن أن يستخدم تأثير طريقة الحلقة الوهمية لعمل دائرة كهربائية تقوم بإنتاج الطاقة من الحقل المغناطيسي للأرض وغيرها من مصادر الطاقة الإشعاعية (بما في ذلك -وليس حصراً- الكهرباء الساكنة الكهروستاتيكا). فيما يتعلّق بتصريحات تسلا حول استغلال الظواهر الطبيعية من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية يقول:«قبل مرور أجيال عديدة، سوف تقاد الآلات والمكائن وتُشغل عن طريق طاقة يمكن الحصول عليها في أي نقطة في الكون.»

وذكر تسلا أن الطاقة الناتجة عن تلك الأجهزة تنتج عن أساليب شحن هرتزية منخفضة،[40] لكن وسائل الشحن البديلة متوفرة. فلفائف تسلا الخاصة بالاستقبال تعمل بشكل سليم، حيث تعمل كمخفّض تدريجي بتيار عالي حالي.[41] وحتى اليوم، لم يتم استخدام هذه التقنية بكامل طاقتها في أية أجهزة توليد للطاقة أو في الأعمال تجارية. وقد حققت لفائف تسلا الخاصة بالاستقبال جزءاً من الطاقة الناتجة عن أجهزة الإرسال.

يبدو خطر الالتماس مع تيار التردد الكهربائي العالي وكأنه أقل تأثيراً في بعض الأحيان من التيار منخفض التردد لعدم إحساس الشخص بالألم أو الصعق. وبالخطأ يتم ربطه بالتأثير السطحي، وهي ظاهرة تميل إلى منع التيار المتناوب من الجريان داخل الموصل. كان التصور أنها موجودة داخل الجسم، تيارات «تيسلا» جرت قريباً من السطح، جاعلة منها أكثر أماناً من تيار التردد الكهربائي المنخفض.

بالرغم من أن التاثير السطحي يحد من تيارات تيسلا إلى الكسر الخارجي لكل إنش من معدن الموصل، إلا أن عمق غشاء لحم الإنسان عند ترددات تسلا لايزال يحتفظ بالنظام لكل 60 إنش (150 سم) أو أكثر.[47][48][49][50][51] وهذا يعني أن التيارات ذات التردد العالي ستحافظ على التدفق بطريقة تفضيلية من خلال أعمق أجزاء الجسم التي أجريت عليها التجارب مثل جهاز الدورة الدموية والأجهزة العصبية. ويرجع السبب في قلة الالم لطبيعة الجهاز العصبي البشري التي لا يستشعر تدفق التيارات الكهربائية الخطيرة فوق 15-20 كيلوا هيرتز. خصوصا في الأعصاب المراد تنشيطها، يجب أن يعبر الاغشية عدد معتبر من الأيونات قبل التيار (وبالتالي تيار الكهرباء) والعكس. وبما أن الجسم لم يعد يعطي صدمة تحذيرية، فإنه يمكن أن يلمس المبتدئين مخارج لفات تسلا الصغيرة دون الشعور بصدمة مؤلمة. ومع ذلك، هناك أدلة غير مؤكدة بين مجربي لفائف تسلا تشير إلى إمكانية حدوث تلف مؤقت في الأنسجة بالإضافة إلى آلام في العضلات، وآلام المفاصل، أو شعور بالوخز لساعات قد تصل لأيام بعد ذلك. ويعتقد بأن هذا يسبب آثار ضارة لتدفق التيار الداخلي، وهو شائع بشكل خاص مع الموجة المستمرة في الحالة الصلبة أو مع الأنبوب الفارغ. كما تعمل لفائف تسلا على ترددات منخفضة نسبيا (10 إلى 100 كيلوهرتز). ومن الممكن توليد تيارات عالية التردد جدًا (عشرات ومئات الميغا هرتز) وذلك ليكون لها عمق اختراق أقل بالجسد. وغالبًا ما تستخدم هذه لأغراض طبية وعلاجية مثل العلاج بالكي الكهربائي والعلاج بالإنفاذ الحراري. استندت تصاميم آلات العلاج بالإنفاذ الحراري في وقت سابق على لفائف تسلا أو لفائف أودين.

يمكن للفائف تسلا الكبيرة والمكبرات أن تقدم مستويات خطيرة من ارتفاع عال في الوتيرة الحالية، ويمكن أيضا أن تتطور قوة التيار الكهربائي إلى درجة أعلى بدون أن تشكل أي خطورة (غالبا 250,000 إلى 500,000 فولت أو أكثر). بسبب ارتفاع قوة التيار الكهربائي، يمكن للأنظمة الكبيرة تقديم طاقة أعلى، التي قد تكون قاتلة، وفصل التيار الكهربائي المتكرر العالي الجهد من على محطاتها الخاصة. مضاعفة إنتاج التيار الكهربائي لأربع مرات على الطاقة الكهروستاتيكية المخزنة في أعلى سعة محطة معينة. وإذا لم يكن المجرب حذراً بحيث وضع نفسه عن غير قصد في مسار تصريف التيار الكهربائي العالي الجهد الموصول بالأرض، يمكن لصدمة التيار الكهربائي الضعيفة أن تحدث تشنجات لا إرادية في مجموعات العضلات الرئيسية، وقد تُشكل خطراً يهدد الحياة كالرجفان البطيني والسكتة القلبية. حتى في الطاقة الأضعف في أنبوب الشفط أو الحالة الصلبة للفائف تسلا يمكن أن تحدث تيارات تردد راديو قادرة على التسبب في خلل مؤقت في الأنسجة الداخلية أو الأنسجة العصبية أو ضرر مشترك من خلال تسخين جول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للقوس الكهربائي لترددات الراديو أن تفحم الجسد، مما يسبب حرقا مؤلما وخطيرا في العظام العميقة قد يستغرق شهورا للشفاء. وبسبب هذه المخاطر، يتجنب المجربون المتوقدون الاتصال مع اللافتات كلها إلا من خلال الأنظمة الصغيرة. ويستخدم المهنيون عادة وسائل أخرى للحماية مثل قفص فاراداي أو بدلة الترس المعدنية لمنع التيارات الخطيرة من الوصول لأجسادهم.

إن أفدح الأخطار المرتبطة بتشغيل ملفات تسلا تصاحب الدائرة الدولية. فهي قادرة على توصيل تيار كافٍ في جهد عال لإيقاف قلب مجربٍ مهمل. ونظرًا لأن هذه العناصر ليست هي المصدر لتأثيرات الملفات البصرية أو السمعية، فقد يتم التغاضي عن كونها مصدراً أساسياً للمخاطر بكل سهولة. ويجب أن تصيب ضربة الشرارة العالية التردد الملف الأولي، بينما في نفس الوقت يمكن لشرارة أخرى أن تضرب أي شخص، وقد يكون الغاز المتأين لكلا الأسطوانتين قاتل، فيعد التيار المنخفض التردد المنبعث من الملف الأولي مميت.

كما يجب توخي الحذر الشديد عند العمل على القسم الابتدائي من اللفائف حتى عند قطع التيار من مصدر الطاقة لبعض الوقت، فقد يبقى خزان المكثفات مشحونًا لعدة أيام على كل مكثف مع ما يكفي من الطاقة للتسبب في صدمة قاتلة. التصاميم الملائمة دائمًا تشمل على 'المقاومات النازفة' لتنزف الشحنات المخزنة من المكثفات. بالإضافة إلى ذلك، يتم تنفيذ عملية قطع للسلامة عن كل مكثف قبل إجراء أي عمل داخلي. [52]