la corriente eléctrica es a menudo mágica y misteriosa. Antes de que la gente supiera acerca de la electricidad, muchos fenómenos naturales aparecieron como eventos sobrenaturales causados por dioses enojados. Afortunadamente la gente hoy conoce las leyes de la física, y pueden operar con ellas de acuerdo a sus necesidades sin problemas.
una bobina Tesla es un circuito resonante compuesto por dos circuitos LC, acoplados inductivamente. En otras palabras, es un transformador con un circuito primario y circuitos secundarios que pueden elevar el voltaje eléctrico para producir chispas., En condiciones normales, el aire puede considerarse un aislante. Una tensión aplicada entre dos puntos aislados no causa el paso de ninguna corriente eléctrica. Si el voltaje aumenta, el campo eléctrico puede volverse lo suficientemente intenso como para recibir la energía para ionizar otras partículas. El fenómeno se amplifica con un aumento progresivo de iones en movimiento. Se establece una corriente eléctrica con el calentamiento del área que causa una mayor ionización del aire. Se crea un canal gaseoso altamente ionizado, que actúa como un conductor eléctrico, capaz de sostener un arco eléctrico., La chispa tiene un brillo intenso en una duración muy corta en un camino en zigzag, con un sonido detonante. El rayo es una chispa de gran intensidad. Para activar la chispa, el campo eléctrico debe exceder el umbral de rigidez del dieléctrico. Para el aire estándar, es de aproximadamente 3 kV / mm, pero disminuye fácilmente con la humedad. Para producir una chispa de 10 cm, debe suministrar una tensión de aproximadamente 300.000 V (300 kV).
longitud de la chispa
con esta fórmula muy general, puede medir el voltaje entre dos conductores midiendo la longitud de las chispas., Cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos, se forma un campo eléctrico:
E = V * d
donde «V» es el voltaje y «d» es la distancia entre los electrodos. Para cada material, hay un valor, conocido como el punto de ruptura, que representa el campo eléctrico mínimo necesario para desencadenar una chispa. Para generar una chispa de 1 cm, es necesario aplicar 30 kV. Para conocer el voltaje entre dos electrodos, simplemente multiplique la longitud de la chispa (en centímetros) por 30 kV, a una temperatura de 25°C con aire seco. Este método funciona con dos electrodos esféricos., El valor puede variar en función de la presión y la humedad. Como se muestra en la Figura 1, es muy difícil generar grandes chispas. Para una chispa de 10 cm, necesita un voltaje de 300,000 V, y para una chispa de medio metro, debe suministrar aproximadamente 1,500,000 V, realmente muy peligroso.
Figura 1: Gráfico de la longitud de la chispa vs voltaje
Es muy impresionante cómo la naturaleza puede producir muy grandes relámpagos de millones de voltios!
¿Cómo funciona?,sabemos que una bobina Tesla, creada por Nikola Tesla, es un transformador resonante especial con dos bobinas acopladas. Un transformador de bobina Tesla funciona de manera diferente a un transformador tradicional con un núcleo de hierro. En un transformador convencional, las dos bobinas generan una ganancia de tensión, que depende de la relación del número de vueltas. En una bobina Tesla, por otro lado, la ganancia puede ser mucho mayor porque es proporcional a: √L2/L1.
el equilibrio correcto entre las partes individuales permite un acoplamiento capaz de generar una onda electromagnética adecuada para iluminar una lámpara de luminiscencia., Tiene un núcleo de aire. Su frecuencia de funcionamiento está entre 50 KHz y 30 MHz. La bobina transfiere energía de la primaria a la secundaria. La tensión producida en el secundario aumenta hasta que toda la energía del circuito primario ha sido transferida al secundario. El sistema se basa en un grupo RLC y en un generador sinusoidal, como se muestra en la Figura 2. Un circuito RLC es un circuito eléctrico que consiste en una resistencia (R), un inductor (L) y un condensador (C), conectados en serie. El transformador en el aire aumenta el voltaje de entrada 100× para crear un alto voltaje., Después de unos segundos, el voltaje es lo suficientemente alto como para disparar la brecha de chispa. El condensador y la bobina primaria del segundo transformador forman entonces un circuito resonante. La bobina del transformador secundario está unida a un toroide, que representa el condensador conectado a tierra. También forma un circuito resonante con la misma frecuencia resonante. La energía se transfiere gradualmente del primer circuito al segundo, luego la brecha de chispa deja de conducir, dejando toda la energía en el circuito toroide. Una vez que la brecha de chispa deja de conducir, toma un tiempo para que el voltaje se acumule lo suficiente para que se dispare de nuevo.,
Figura 2: un circuito RLC y el gráfico de su salida, en el dominio de frecuencia
el ejemplo de la figura consiste en una resistencia de 10 Ω (determina el factor Q del circuito), condensador de 47 PF, y un inductor de 20 mH. Para calcular la frecuencia de resonancia del circuito (en el ejemplo, es 164,155. 78 Hz) puede utilizar la fórmula que se muestra en la caja., Si el circuito RLC se suministra exactamente a su frecuencia de resonancia, en el inductor, obtenemos una tensión mucho más alta que la que se aplica a la entrada. En estas condiciones, el circuito es, para el generador de tensión, una carga perfectamente resistiva. Para estas características, entendemos que la construcción de las bobinas no puede ser aleatoria, sino que debe ser el resultado de cálculos y fórmulas precisas y precisas.
esquema General
La Figura 3 muestra un esquema general pero completamente funcional de una bobina Tesla., El spinterometer y el condensador (tanque) se pueden montar de acuerdo con dos configuraciones diferentes. Vamos a ilustrar sus componentes. La construcción no es difícil, pero requiere cuidado.
Figura 3: esquema General de la bobina Tesla
El transformador T1 aumenta y eleva el voltaje de entrada a aproximadamente 10 kV. Este componente se utiliza generalmente para iluminar las muestras de publicidad con el neón. No se puede usar un transformador tradicional., El condensador C1, una botella de Leyda o un condensador de alta tensión, está conectado en paralelo al secundario del transformador. C1 carga y descarga su tensión a la frecuencia de la tensión de entrada. Es interesante notar que el voltaje de entrada puede ser también un voltaje de CC (pero sin el primer transformador). Cuando la diferencia de potencial en C1 excede los límites impuestos por el espinterómetro, se produce una chispa entre sus terminales y una fuerte corriente fluye a través de L1, descargando el condensador. La chispa cierra el circuito., L1 y L2 son dos componentes de un transformador-L1 es el primario y L2 es el secundario. En los terminales de L2, un voltaje muy alto estará presente. La potencia de la corriente en las bobinas depende de la capacidad de C1. Puede conectar varios condensadores en paralelo. Es muy importante que este componente sea adecuado para los voltajes utilizados. Por otro lado, se pueden conectar en serie y en paralelo muchos condensadores para obtener el voltaje operativo solicitado.
construcción
Como se dijo anteriormente, el transformador T1 funciona como elevador de la tensión de entrada. Tenga cuidado al manejarlo., Como se muestra en la Figura 4, la bobina primaria L1 está hecha con un alambre grueso envuelto alrededor de un soporte de plástico con un diámetro de 25 cm. La construcción de L2 es muy tediosa. Puede utilizar un tubo de plástico largo con un diámetro de 12 cm. Para un rendimiento óptimo, es una buena idea tratar el soporte con una pintura plástica. La bobina está compuesta por 2.000 vueltas de alambre esmaltado de 0,4 mm (26 AWG).
Figura 4: Diseño y las medidas de las bobinas
Los condensadores debe ser elegido y construido con cuidado., No se pueden usar condensadores normales. La diferencia de potencial es muy alta y los componentes podrían ser destruidos. Puede seguir el proyecto de un tarro de Leyden o puede conectar muchos condensadores de poliéster en serie / paralelo para obtener la cantidad máxima de capacidad y voltaje de al menos 15,000 V. Los condensadores no deben estar polarizados. Puede construir un condensador muy eficiente utilizando dos láminas de aluminio pegadas a una placa de vidrio, en las caras opuestas. Con las dimensiones de 50 × 50 cm y un grosor de vidrio de 3 mm, se puede obtener un condensador de 7,378 pF., El vidrio tiene una constante dieléctrica muy alta. De todos modos, este condensador puede ser más pequeño. La figura 5 muestra diferentes ejemplos de condensadores de alto voltaje.
Figura 5: ejemplos Diferentes de los capacitores de alto voltaje
El spinterometer es muy fácil componente y es muy importante. Es un dispositivo utilizado para generar descargas eléctricas en el aire a través de dos electrodos. Consta de dos esferas., La distancia entre los terminales puede reducirse progresivamente hasta que la intensidad del campo eléctrico supere el valor de rigidez dieléctrica del aire y se produzca una chispa. Puede ver un ejemplo de un spinterometer en la Figura 6.
la Figura 6: Ejemplo de un spinterometer
Durante la construcción, preste atención a aislar las partes críticas del circuito.
Use
Cuando termine la construcción, pronto podrá probar el dispositivo. Tenga cuidado con cualquier operación., La configuración debe ejecutarse sin conexión eléctrica. Las chispas podrían ser muy dolorosas. Cuando el dispositivo está apagado, puede ajustar la distancia entre las dos esferas del spinterometer para obtener una chispa. Para ajustar la chispa, mueva las dos esferas a una distancia de unos 5 cm. Luego acérquese a los electrodos en pequeños pasos, apagando el dispositivo cada vez. La potencia de las chispas es proporcional a la capacidad del condensador. Una vez que obtienes las chispas en el spinterometer, la bobina secundaria está lista para producir un efecto especial., Desde su parte superior, puede producir grandes chispas, acercando objetos metálicos a la esfera en la bobina. Debe guardarlos con un mango largo aislado (madera o plástico). La longitud de las chispas (arcos eléctricos) es proporcional al voltaje a través de la bobina secundaria. No toques ninguna parte del circuito con las manos. Una chispa de 20 cm es un muy buen resultado.
Tuning
La bobina Tesla es similar a un receptor de radio. Tiene que sintonizar la frecuencia de resonancia para obtener el mejor rendimiento de ella., Para mejorar la eficiencia del dispositivo, sugerimos las siguientes soluciones:
• aumentar o disminuir el número de vueltas de la bobina primaria.
• Aumentar o disminuir el número de vueltas de la bobina secundaria.
• acerque o aleje más las dos esferas del spinterometer entre ellas por algunos milímetros (recuerde apagar la alimentación).
• aumentar tanto como sea posible la capacidad del tanque de condensadores.
* cambie la conexión en diferentes círculos en la bobina primaria, como se muestra en la Figura 7.
• utilice materiales de buena calidad y buenos componentes.,
Figura 7: Se puede mejorar el acoplamiento del circuito LC cambiando el valor de la inductancia de la bobina primaria, con una posición diferente de la conexión.
conclusión
Hay muchas soluciones para construir una bobina Tesla. Este es probablemente el más fácil. Tenga cuidado mientras trabaja con estos circuitos, ya que el voltaje es muy alto. Durante el funcionamiento de la bobina Tesla, se deja un fuerte olor a Ozono en el aire., Eventualmente, puede construir una versión más pequeña del dispositivo y luego puede aumentar la potencia de la bobina Tesla. En la Figura 8, se puede ver una bobina Tesla completa. En ella, podemos distinguir (de izquierda a derecha):
- el transformador de 230 V a 10.000 V)
- HV condensador
- el spinterometer
- las dos bobinas (primaria y secundaria)
Figura 8: Una completa bobina de Tesla