corrente elétrica é muitas vezes mágica e misteriosa. Antes que as pessoas soubessem da eletricidade, muitos fenômenos naturais apareciam como eventos sobrenaturais causados por deuses furiosos. Felizmente as pessoas hoje conhecem as leis da física, e podem operar com elas de acordo com suas necessidades sem problemas.a bobina de Tesla é um circuito ressonante composto por dois circuitos LC, indutivamente acoplados. Em outras palavras, é um transformador com um circuito primário e circuitos secundários que podem elevar a tensão elétrica para produzir faíscas., Em condições normais, o ar pode ser considerado um isolador. Uma tensão aplicada entre dois pontos isolados não provoca a passagem de qualquer corrente eléctrica. Se a tensão for aumentada, o campo elétrico pode se tornar intenso o suficiente para receber a energia para ionizar outras partículas. O fenômeno é amplificado com um aumento progressivo de íons em movimento. Uma corrente elétrica é estabelecida com aquecimento da área que causa maior ionização do ar. Um canal gasoso altamente ionizado é criado, que atua como um condutor elétrico, capaz de sustentar um arco elétrico., A faísca tem um brilho intenso em uma duração muito curta em um caminho em ziguezague, com um som detonante. O relâmpago é uma faísca de grande intensidade. Para desencadear a faísca, o campo elétrico deve exceder o limiar de rigidez do dielétrico. Para o ar padrão, é cerca de 3 kV / mm, mas diminui facilmente com a umidade. Para produzir uma faísca de 10 cm, você deve fornecer uma voltagem de cerca de 300.000 V (300 kV). com esta fórmula muito geral, pode-se medir a tensão entre dois condutores medindo o comprimento das faíscas., Quando uma diferença de potencial é aplicada entre dois eletrodos, um campo elétrico é formado:
E = V * d
onde “V” é a tensão e “d” é a distância entre os eletrodos. Para cada material, existe um valor, conhecido como ponto de ruptura, que representa o campo elétrico mínimo necessário para desencadear uma faísca. Para gerar uma faísca de 1 cm, é necessário aplicar 30 kV. Para conhecer a tensão entre dois eletrodos, basta multiplicar o comprimento da faísca (em centímetros) por 30 kV, a uma temperatura de 25°C com ar seco. Este método funciona com dois eletrodos esféricos., O valor pode variar com base na pressão e umidade. Como mostrado na Figura 1, é realmente difícil gerar grandes faíscas. Para uma faísca de 10 cm, precisa de uma voltagem de 300.000 V, e para uma faísca de meio metro, você deve fornecer cerca de 1.500.000 V — realmente muito perigoso.
Figura 1: Gráfico do comprimento da centelha vs. tensão
É muito impressionante como a natureza pode produzir muito grande relâmpagos de milhões de volts! como funciona?,sabemos que uma bobina de Tesla, criada por Nikola Tesla, é um transformador ressonante especial com duas bobinas acopladas. Um transformador de bobina de Tesla opera de forma diferente de um transformador tradicional com um núcleo de ferro. Em um transformador convencional, as duas bobinas geram um ganho de tensão, que depende da razão do número de voltas. Em uma bobina de Tesla, por outro lado, o ganho pode ser muito maior porque é proporcional a: √L2/L1.o equilíbrio correcto entre as partes permite um acoplamento capaz de gerar uma onda electromagnética adequada para acender uma lâmpada de luminescência., Tem um núcleo de ar. A sua frequência de funcionamento situa-se entre 50 KHz e 30 MHz. A bobina transfere energia do primário para o secundário. A tensão produzida nos aumentos secundários até que toda a energia do circuito primário tenha sido transferida para o circuito secundário. O sistema é baseado em um grupo RLC e em um gerador sinusoidal, como mostrado na Figura 2. Um circuito RLC é um circuito elétrico que consiste de um resistor (R), um indutor (L), e um condensador (C), conectados em série. O transformador no ar aumenta a tensão de entrada de 100× para criar uma alta tensão., Após alguns segundos, a voltagem é alta o suficiente para disparar a abertura da faísca. O capacitor e a bobina primária do segundo transformador então formam um circuito ressonante. A bobina secundária do transformador está ligada a um toróide, representando capacitor ligado ao solo. Também forma um circuito ressonante com a mesma frequência ressonante. A energia é gradualmente transferida do primeiro circuito para o segundo, em seguida, a abertura da faísca pára de conduzir, deixando toda a energia no circuito toróide. Uma vez que a abertura de faísca pára de conduzir, leva um tempo para a voltagem para acumular o suficiente para que ele dispare novamente.,
Figura 2: Um circuito RLC e o gráfico de sua saída, no domínio da frequência
O exemplo da figura consiste de um resistor de 10 Ω (ele determina o fator Q de um circuito), um capacitor de 47 pF, e um indutor de 20 mH. Para calcular a frequência de ressonância do circuito (no exemplo, é 164,155.78 Hz) você pode usar a fórmula mostrada na caixa., Se o circuito RLC é fornecido exatamente em sua frequência de ressonância, no indutor, obtemos uma tensão muito maior do que a que é aplicada à entrada. Nestas condições, o circuito é, para o gerador de tensão, uma carga perfeitamente resistiva. Para estas características, entendemos que a construção das bobinas não pode ser Aleatória, mas deve ser o resultado de cálculos e fórmulas precisos e precisos. a Figura 3 mostra um esquema geral, mas totalmente funcional, de uma bobina de Tesla., O spinterómetro e o condensador (tanque) podem ser montados de acordo com duas configurações diferentes. Vamos ilustrar os seus componentes. A construção não é difícil, mas requer cuidado.
Figura 3: esquema genérico da bobina de Tesla
O transformador T1 aumenta e eleva a tensão de entrada para cerca de 10 kV. Este componente é geralmente usado para iluminar sinais de publicidade com néon. Você não pode usar um transformador tradicional., O capacitor C1, uma garrafa de Leyda ou um capacitor de alta tensão, é conectado em paralelo com o secundário do transformador. C1 cargas e descarrega a sua tensão à frequência da tensão de entrada. É interessante notar que a tensão de entrada também pode ser uma tensão de corrente contínua (mas sem o primeiro transformador). Quando a diferença do potencial em C1 excede os limites impostos pelo spinterómetro, ocorre uma faísca entre os seus terminais e uma corrente forte flui através de L1, descarregando o capacitor. A faísca fecha o circuito., L1 e L2 são dois componentes de um transformador — L1 é o primário e L2 é o secundário. Nos terminais de L2, estará presente uma tensão muito alta. A potência da corrente nas bobinas depende da capacidade de C1. Pode ligar vários condensadores em paralelo. É muito importante que este componente seja adequado para as tensões usadas. Por outro lado, você pode conectar em série e em paralelo muitos capacitores para obter a voltagem operacional solicitada.
Construction
As said before, the transformer T1 works as elevator of the input voltage. Tenha cuidado ao manuseá-lo., Como mostrado na Figura 4, A bobina primária L1 é feita com um fio grosso enrolado em torno de suporte plástico com um diâmetro de 25 cm. A construção do L2 é muito tediosa. Você pode usar um tubo de plástico longo com um diâmetro de 12 cm. Para um desempenho ideal, é uma boa idéia para tratar o suporte com uma tinta de plástico. A bobina é composta por 2.000 voltas de fio esmaltado de 0,4 mm (26 AWG).
Figura 4: Desenho e medições das bobinas
Os capacitores devem ser escolhidos e criados com cuidado., Não podes usar condensadores normais. A diferença de potencial é muito alta e os componentes podem ser destruídos. Ele pode acompanhar o projeto de um jarro de Leyden ou você pode conectar muitos condensadores de poliéster em série/paralelo para obter a quantidade máxima de capacidade e tensão de pelo menos 15.000 V. os condensadores não devem ser polarizados. Você pode construir um capacitor muito eficiente usando duas folhas de alumínio coladas a uma placa de vidro, nas faces opostas. Com as dimensões de 50 × 50 cm, e uma espessura de vidro de 3 mm, você pode obter um capacitor de 7.378 pF., O vidro tem uma constante dielétrica muito alta. De qualquer forma, este condensador pode ser menor. A figura 5 mostra diferentes exemplos de condensadores de alta tensão.
Figura 5: exemplos de alta tensão, capacitores
O spinterometer é muito fácil componente e é muito importante. É um dispositivo usado para gerar descargas elétricas no ar através de dois eletrodos. Consiste em duas esferas., A distância entre os terminais pode ser progressivamente reduzida até que a intensidade do campo elétrico exceda o valor de rigidez dielétrica do ar e ocorra uma faísca. Você pode ver um exemplo de um spinterômetro na Figura 6.
Figura 6: Exemplo de um spinterometer
Durante a construção, preste atenção para isolar as partes críticas do circuito.
Use
Quando a construção é feita, você pode logo testar o dispositivo. Tenha cuidado com as operações., A configuração deve ser executada sem ligação eléctrica. As faíscas podem ser muito dolorosas. Quando o dispositivo é desligado, você pode ajustar a distância entre as duas esferas do spinterômetro para obter uma faísca. Para ajustar a faísca, mova as duas esferas para longe a cerca de 5 cm de distância. Em seguida, aproximar os eletrodos em pequenos passos, desligando o dispositivo de cada vez. A potência das faíscas é proporcional à capacidade do capacitor. Uma vez que você começa as faíscas no spinterômetro, a bobina secundária está pronta para produzir um efeito especial., A partir do topo, você pode produzir grandes faíscas, aproximando objetos de metal para a esfera na bobina. Deve mantê-los com um cabo longo e isolado (madeira ou plástico). O comprimento das faíscas (arcos elétricos) é proporcional à tensão através da bobina secundária. Não toques em nenhuma parte do circuito com as mãos. Uma faísca de 20 cm é um resultado muito bom.
Afinação
A bobina de Tesla é semelhante a um receptor de rádio. Ele tem que sintonizar a frequência de ressonância para obter o melhor desempenho a partir dele., Para melhorar a eficiência do dispositivo, sugerimos as seguintes soluções:
• aumentar ou diminuir o número de voltas da bobina primária.
• aumentar ou diminuir o número de voltas da bobina secundária.
• mova mais perto ou mais longe as duas esferas do spinterômetro entre eles por alguns milímetros (lembre-se de desligar a energia).
• aumentar tanto quanto possível a capacidade do tanque de condensadores.
• alterar a ligação em diferentes círculos da bobina primária, como ilustrado na Figura 7. Use materiais de boa qualidade e bons componentes.,
Figura 7: Você pode melhorar o acoplamento da LC circuito, alterando o valor da indutância da bobina primária com uma posição diferente da conexão.
Conclusion
There are many solutions to build a Tesla coil. Esta é provavelmente a mais fácil. Tenha cuidado enquanto trabalha com esses circuitos, pois a voltagem é muito alta. Durante a operação da bobina de Tesla, um forte cheiro de ozônio é deixado no ar., Eventualmente, você pode construir uma versão menor do dispositivo e então você pode aumentar o poder da bobina de Tesla. Na Figura 8, pode-se ver uma bobina completa de Tesla. Nele, pode-se distinguir (da esquerda para a direita):
- o transformador de 230 V, 10.000 V)
- o HV capacitor
- o spinterometer
- as duas bobinas (primário e secundário)
Figura 8: A bobina de Tesla