特斯拉线圈的原理是通过使用变压器将普通电压升压,然后经过两个线圈实现放电的设备。特斯拉线圈由两个回路通过线圈耦合。首先,电源对电容C1充电,当电容的电压高到一定程度超过了打火间隙的阈值,打火间隙就会击穿空气并产生火花,此时变压器初级线圈的通路形成。能量在电容C1和初级线圈L1之间振荡,并通过耦合传递到次级线圈。次级线圈也是一个电感,放顶罩C2和大地之间可以等效为一个电容,因此也会发生LC振荡。当两级振荡频率一样发生谐振的时候,初级回路的能量会涌到次级,放电端的电压峰值会不断增加,直到放电。
特斯拉线圈不仅仅被用于游戏或艺术方面,它还有着重大意义的用途。例如,利用特斯拉线圈可以实现电能的无线传输,且传输效率高、对生态破坏性小。然而,在实际应用中,仍然存在诸多困难和障碍,因此无法将其应用到实际电力输送中。闪电是一种大气放电现象,闪电发生时释放巨大的能量,其电压高达数百万伏,平均电流约为2105A。据估计,地球每秒钟被闪电击中的次数达到45次。一次闪电产生的能量足以让一辆普通轿车行驶大约290~1450km,相当于30~144L汽油产生的能量。而对闪电的利用却相当困难,因为闪电发生时间短至几十毫秒,很难被捕捉到。而特斯拉线圈则是捕捉闪电的可能性工具之一。