BOBINA DE TESLA

BOBINA DE TESLA
Presentan: Fernando Daniel Sierra Sarabia y Pablo Aragón Gallegos.
Prof. Juan Antonio Ruiz Ochoa.
PREFECO Andrés Quintana Roo.
Físico-Matemáticas. Experimental.
ANTECEDENTES.
La Bobina de Tesla usa una condición de resonancia para incrementar, digamos, unos 10
000 voltios a 1 millón de voltios, usando un transformador eléctrico que incrementa el
voltaje bajo cierta frecuencia y de corriente alterna. La resonancia es un comportamiento
interesante, ya que nos permite incrementar las oscilaciones de ondas en fenómenos
físicos que las incluyan, por ejemplo, sonido, mecánica, eléctrica, etc. La bobina de Tesla
fue creada por Nikola Tesla (Finales del siglo XIX) pero antes de él ya se hacían estudios
sobre sistemas similares están compuestas por una serie de circuitos
eléctricos resonantes acoplados. Dichas bobinas pueden tener diferentes configuraciones,
algunas llegan a producir “rayos” (plasmas) de un alcance en el orden de metros. La
peculiaridad de dicha bobina radica en la intensidad de los rayos que se generan, los
cuales son un arco eléctrico muy potente de electrones que intentan fluir por el medio que
la circunde.
OBJETIVO.
Exponer las principales características, principios de funcionamiento y construcción de
una bobina de Tesla.
MARCO TEÓRICO.
Para la construcción y entendimiento del principio de funcionamiento de una Bobina de
Tesla, es importante tener en cuenta los siguientes conceptos:
Resonancia: Conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos periódicos
que producen reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a oscilaciones de una
frecuencia determinada.
Inductancia: Es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o
bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la
relación entre el flujo magnético y la intensidad de corriente eléctrica que circula por la
bobina y el numero de vueltas de el devanado, la cual depende de las características
físicas del conductor y de la longitud del mismo.
Transformador Eléctrico: Dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un
cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de
interacción electromagnética sin variar la frecuencia de la señal. Está constituido por dos
o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general
enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión
entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas
apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las
bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la
entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen
transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario",
de menor tensión que el secundario.
Arco Eléctrico: Descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una
diferencia de potencial y colocados en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, o al
aire libre. La descarga está producida por electrones que van desde el electrodo negativo
al positivo, pero también, en parte, por iones positivos que se mueven en sentido opuesto.
Toroide: Superficie de revolución generada por una curva plana cerrada que gira
alrededor de una recta exterior coplanaria (el eje de rotación situado en su mismo plano)
con la que no se interseca. Su forma se corresponde con la superficie de los objetos que
en el habla cotidiana se denominan donas, argollas, anillos, aros o roscas.
METODOLOGÍA.
Para la construcción del dispositivo se utiliza un transformador eléctrico, el cual
incrementa un voltaje de entrada mediante una bobina llamada primaria a un voltaje de
salida, llamado secundario. Lo interesante de todo es que el voltaje de salida no depende
de la cantidad de alambre del secundario, tal como los transformadores convencionales.
Con este transformador “especial” se produce una condición de resonancia tal, que se
puede hacer una analogía; empujar a un niño en un columpio de tal manera y en el
momento exacto para que el niño oscile cada vez más alto. El circuito eléctrico del tanque
del inductor primario incluye un capacitor que resuena a una frecuencia fija dependiendo
de los valores de capacitancia e inductancia. Para que las cosas funcionen, el primario
tiene una gran capacitancia y una pequeña inductancia. Para que se tenga la misma
frecuencia, nuestro secundario tiene una pequeña capacitancia (el toroide) y una gran
inductancia (bobina). Además, se provee el voltaje a la bobina primaria a la misma
frecuencia de resonancia. El voltaje de alta frecuencia se logra cargando un capacitor
hasta que llega a un voltaje que rompe a través del aire por un par de terminales. La
distancia entre los terminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta.
DESARROLLO
Para la construcción del dispositivo se considera el siguiente circuito:
El voltaje de entrada al sistema es de 220 V
CA (Se puede utilizar un transformador
comercial de 127V a 220V) y el Trm1 entrega
unos 10,000 V a varios mA. El dispositivo
S.G. son terminales de seguridad en los que
se genera una chispa (arco eléctrico), L1 y
L2 son bobinas inductoras de alta frecuencia,
g1 son las terminales de chispa, C1 es el
banco de capacitores primario (de alto
voltaje) y L3 es el inductor primario. L4 es la
bobina secundaria y Trm1 es el toroide o capacitor secundario.
La bobina primaria se construye con un tubo de PVC o algún tubo en forma cónica y un
arrollamiento de cable (importante el calibre). Para que la bobina tesla funcione
apropiadamente los terminales s. g. deben ser hechas lo mejor posible. El método que
utilizamos consiste de dos tornillos cuyas puntas tienen cierta separación y que se ajustan
para que el aire entre ellos sea ionizado con el arco voltaico que se produce. La
resistencia en el aire se reduce por el incremento en la temperatura, por tanto la
frecuencia varía mucho, para evitarlo se debe hacer el "quench", es decir, enfriar la
chispa. Una forma es tener una docena de terminales, soplar aire comprimido, etc.
Para evitar que los pulsos de alta frecuencia creados por la chispa interfieran con la
fuente de poder se instalan estos filtros de alta frecuencia. Dichos filtros son bobinas
inductoras construidas de alambre esmaltado.
Para la bobina secundaria se utiliza alambre esmaltado (aislado), con el cual se realiza un
arrollamiento de al menos 200 espiras y posteriormente se conecta a un foco con
filamento de tungsteno, de los que se consiguen comercialmente.
A continuación, se conecta la bobina secundaria que genera un alto voltaje y mediante un
“toroide” (trm1) se incrementa la capacitancia y la superficie para que se genere un arco
eléctrico mediante el dieléctrico (aislamiento) que en nuestro caso será el aire. Para que
el arco eléctrico se genere, es necesario conectar el toroide a una tierra, la cual puede ser
un objeto de metal de un tamaño grande, por ejemplo, un escritorio.
RESULTADOS
En una bobina de Tesla las variables a considerar son las siguientes:
El voltaje de funcionamiento de los capacitares y capacitancia de los mismos.
Bobinas inductoras con cables de calibres diversos y número de espiras.
Medio de difusión y separación entre el toroide y la salida del secundario (foco).
Voltaje de entrada.
Tamaño del toroide.
CONCLUSIONES
La bobina de Tesla es un dispositivo que utiliza el principio de resonancia, en este caso
eléctrica, para la elevación en la frecuencia de una señal de voltaje mediante un
transformador especial, que genera la emisión de un plasma en el aire circundante.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
http://es.wikipedia.org