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Bobina de TeslaConceptos básicos || Construcción || Funcionamiento

La Bobina de Tesla es un generadorelectromagnético que produce altas tensionesde elevadas frecuencias (radiofrecuencias)con efectos observables como sorprendentesefluvios, coronas y arcos eléctricos.

Su nombre se lo debe a Nikola Tesla, unbrillante ingeniero que vivió en la segundamitad del siglo pasado y a principios de éste yque en 1891, desarrolló un equipo generadorde alta frecuencia y alta tensión con el cualpensaba transmitir la energía eléctrica sinnecesidad de conductores.

Aunque esta idea no prosperó, Tesla es el inventor de la corriente trifásica y de los motores deinducción, que mueven en el presente todas nuestras industrias.

La Bobina de Tesla causa gran impresión por su espectacularidad y provoca interés porconocer su funcionamiento; una excelente manera de comprenderla y disfrutarla resultamediante la construcción de una bobina propia.

Conceptos Básicos

Capacitor o condensador Un capacitor está compuesto de dos placas metálicas separadas por un dieléctrico. Sufunción es almacenar cargas eléctricas. El material aislante que separa las placas se llamadieléctrico y generalmente se usa aire, vidrio, mica, etc. Si dos placas cargadaselectricamente estan separadas por un material dieléctrico, lo único que va a existir entredichas placas es la influencia de atracción a través de dicho dieléctrico.

Capacidad eléctricaSe define como la propiedad que tienen los capacitores de almacenar cargas eléctricas. Launidad fundamental de la capacidad es el farad o faradio (F); los submúltiplos de esta unidadson los microfaradios (millonésimos de farad), picofaradios, etc.

Inductor o bobina

Descripción: Si tomamos un conductor, por ejemplo un alambre y lo enrrollamos, formamosuna bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecerá un poderoso campo

21/05/2011 DGDC - Fisilab - Bobina de Tesla

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una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecerá un poderoso campomagnético equivalente al que tiene una barra de acero imantada, con sus polos norte y sur. Esposible demostrar que el flujo de corriente que pasa por un conductor está acompañado porefectos magnéticos: la aguja de una brujula, por ejemplo, se desvia de su posición normal,norte-sur, en presencia de un conductor por el cual fluye una corriente. La corriente, en otraspalabras, establece un campo magnético.

Si ahora hacemos que por dicha bobina circule una corriente alterna (en la que los electronescambian de dirección) de alta frecuencia (radiofrecuencia), se establecerá un campomagnético variable. Si en presencia de dicho campo magnético variable colocamos otrabobina (bobina secundaria), en esta se "inducirá" una corriente eléctrica similar a la de labobina primaria.

Inductancia eléctrica Se define como la propiedad de una bobina que consiste en la formación de un campomagnético y en el almacenamiento de energía electromagnética cuando circula por ella unacorriente eléctrica. La unidad fundamental de la inductancia es el Henry (H); los submúltiplos deesta unidad son los milihenry (milésimas de henry), microhenry, etc.

FrecuenciaEs el número de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo. La unidad fundamental de lafecuencia es el Hertz (Hz) y corresponde a un ciclo por segundo.

RadiofrecuenciaSe le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000Hz.

OsciladorEs un circuito electrónico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia.

Frecuencia natural

Todos los objetos elásticos oscilan cuando son excitados por una fuerza externa (una barrametálica al ser golpeada oscila, emitiendo un sonido característico). La frecuencia a la que unobjeto elástico oscila libremente es llamada su frecuencia natural de oscilación. Si a dichabarra oscilante acercamos otra barra identica, la segunda barra comenzará a oscilar a lamisma frecuencia, excitada por la primera; esto es que la segunda barra habrá resonado conla primera.



En el caso de las oscilaciones electromagnéticas, se presenta el mismo fenómeno que esjustamente el hallazgo realizado por Tesla y aplicado a su bobina. Tesla construyó un circuitooscilador (un capacitor conectado en paralelo con una bobina ) que llamó primario y a élacerco una bobina secundaria cuya frecuencia natural de oscilación fuese la misma que la delcircuito primario; de la relación de vueltas entre el primario y el secundario depende el voltajeobtenido.

A continuación se presenta el material necesario y el instructivo para la construcción de laBobina de Tesla.

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Construcción

Material

Clave Cantidad Artículo

1 Botella de plástico, de alcohol o de agua destilada de un litro (8 cm de diám. x20 cm de alto)

100 mts. Alambre de cobre esmaltado calibre 22

3 mts. Alambre de cobre forrado de plástico calibre 8

2 mts. Cable dúplex calibre 16

1 Transformador pri 125V, sec 1500 Volts 50 Volts-Ampere (VA) 30mA (tipoTesla)

2 Clavijas

1 Foco de 100w a 125 volts

1 Receptáculo para el foco

1 Interruptor de un polo, un tiro para 125 volts

A 1 Rectángulo de triplay de 19mm por 20 cm por 44 cm.

B 1 Rectángulo de triplay de 19mm por 7 cm por 15 cm.

C 1 Rueda de triplay de 19mm y 15cm de diámetro

2 Tornillos de cabeza de coche de 1/4" de diámetro por 2" de largo

4 Tuercas para tornillos de 1/4"

2 Rondanas para tornillos de 1/4"

8 Pijas fijadoras de 1/8 x 1/2"


4 Pijas fijadoras de 1/8 x 1"


1 Pija fijadora de 3/16 x 2"

4 Tornillo de 10/32 x 1/2"

4 Tornillos de 3/16 x 1 y 1/2"

6 Hojas de acetato para copias tamaño carta

2 Vidrios de 10x10cm y 3mm de espesor

1 mt. Papel aluminio

D 4 Tiras de madera de 2 x 1cm x 15 cm de largo

E 1 Ángulo de aluminio de 2.5 x 2.5 x 12.5 cm de largo calibre 22

F 1 Ángulo de aluminio de 4 x 3 x 8 cm de largo calibre 18 ó 20

G 1 Lámina de aluminio de 7 x 8 cm calibre 26



G 1 Lámina de aluminio de 7 x 8 cm calibre 26

Nota: El signo de pulgadas se denota con ". Algunos de los materiales en la lista tienen clave y en el desarrollola letra viene entre paréntesis indicando el material correspondiente.

Herramienta necesaria

Desarmador plano y de cruzPinza de corte y pinza de puntaTijerasRegla graduadaTaladroArco y ceguetaLija

DesarrolloA 0.5 cm de la parte superior de la botella de plástico, se hacen 3 orificios pequeñosseparados 1 cm; en el otro extremo se hacen solamente 2 orificios. En uno de los extremos semete el alambre de cobre alibre 22 y se enrrolla de forma continua hasta llegar al otro extremo,dejando 20 cm de alambre al inicio y al final y se hace una pequeña bobina en el extremosuperior (electrodo).

Con el alambre de cobre calibre 8, se hace una bobina (L1) de 12 cm de diametro con 6espiras, dejando 8 cm al inicio y 20 al final.

A (C) se fija la botella con una pija larga (3/16 x 2") que pasa hasta (B), esto se puede hacer

inscrustando la pija desde la parte posterior de la base rectangular (A). Sobre la bobina de labotella se coloca la bobina de pocas espiras.

Se corta el (F) a la mitad para obtener dos pequeños ángulos de igual medida. Se hace unorificio de 1/4" a 2.5cm de altura en la parte de 4cm de largo de cada ángulo. En cada orificiose coloca un tornillo (cabeza de coche) con una tuerca y se le pone la roldana con la otratuerca. Los ángulos se fijan a (B), esto se hace colocando 2 pijas de 1/8 x 1/2" en las partes noperforadas de ambos ángulos. Estos se fijan con una separación de 3cm de tal forma que lascabezas de los tornillos se encuentren y estos se ajustan hasta una separación aproximada demenos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un explosor (EX), elcual se fija a (A) con las pijas de 1/8 x 1" (! Cuidado con tocar las puntas del secundario deltransformador, cables rojos ¡). No conectar hasta el final.



Construcción del capacitorSe cortan las hojas de acetato en cruz y quedan 4 hojitas iguales de 14 x 10.7 cm. Se cortan11 rectángulos de papel aluminio de 9 x 15 cm. Se colocan dos rectángulos de acetato yencima de estos un rectángulo de papel aluminio, este último se coloca de manera quesobresalga 4 cm por el lado más corto del acetato.

Enseguida se colocan otras dos hojitas de acetato y encima de estas otro papel aluminio demanera que también sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Secoloca nuevamente otras dos hojitas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cmpero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasosanteriores hasta acabar con las hojitas. A 1.5cm de cada extremo de (D) se les hace un orificiode 3/16". Se colocan dos (D) por encima de todas las capas a 3cm de los extremos de estas ylas otras dos por debajo de las capas, de manera que los orificios de (D) coincidan. Secolocan los tornillos de 3/16 x 1 y 1/2" en los orificios y se colocan las tuercas enroscándolasligeramente.

Se cortan (G) a la mitad y las partes resultantes se doblan a la mitad. Estas serviran comopasador para mantener unidas las placas de papel aluminio de cada extremo. Al (E) se lehacen dos orificios de 3/16" con una separación de 7cm. Se hacen otros dos orificios del ladono perforado para fijarlo a (A) con dos pijas. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dosde los extremos de (D) y se meten los tornillos en el (E), procurando apretar el capacitor paraque no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto alángulo (Ver fotografía).



Se cortan dos pedazos de 20 cm de largo del sobrante de alambre calibre 22; se lijan 4cm delos extremos de cada alambre y se colocan en los extremos del capacitor. Se conecta elcapacitor (C1) a una de las puntas de la bobina primaria L1 (de alambre calibre 8) y la otrapunta a una de las placas del explosor. Se conecta la punta inferior de la bobina secundaria L2(la de mayor número de vueltas) a la otra placa del explosor. (Ver diagrama)

Se fija el tansformador T1 a (B) y los cables de salida del secundario, cables ROJOS de éste,se conectan a los ángulos que forman parte del explosor.



Se conecta la clavija al cable dúplex y este al receptáculo. Se une uno de los cables delinterruptor (1) (INT) con el cable dúplex y el otro cable con una de las entradas deltransformador T1 (cables negros), la otra entrada se conecta al receptáculo y se coloca el foco(F) de 100w (este foco servirá como resistor, como se ve en el diagrama esquemático) Se fijael receptáculo con las pijas. ¡Ahora la Bobina de Tesla está lista para funcionar!

* CUIDADO con tocar los cables ROJOS del transformador.

Selecciona en la imagen para ver el diagrama en grande:



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Funcionamiento

El transformador T1 carga al capacitor C1 y se establece una diferencia de potencial muygrande (alta tensión) entre las placas de éste. El voltaje tan elevado es capaz de romper laresistencia del aire haciendo saltar una chispa entre los bornes del explosor EX.

La chispa descarga el capacitor C1 a través de la bobina primaria L1 (con pocas espiras)estableciendo una corriente oscilante. Enseguida el capacitor C1 se carga nuevamenterepitiendo el proceso. Así resulta un circuito oscilatorio de radiofrecuencia al que llamaremoscircuito primario.

La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria L2 (conmayor número de vueltas) la cual es resonante a la frecuencia natural del primario, esto es, queoscila a la misma frecuencia en que está trabajando el circuito primario. El circuito oscilantesecundario se forma con la inductancia de la bobina secundaria L2 y la capacidad distribuidaen ella misma.

Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnéticas de muy altafrecuencia y voltajes muy elevados. Las ondas que se propagan en el medio hacen posible laionización de los gases en su cercanía y la realización de diversos experimentos.

Experimentos

Si se acerca un foco común y corriente al electrodo superior de la bobina de alto voltaje L2, seobservarán los efluvios internos provocados por la radiofrecuencia (RF).Una lámparafluorescente encenderá también al acercarla; lo mismo con un tubo de neón.

Se puede provocar una chispa de RF tomando un objeto metálico oprimido FUERTEMENTEcon los dedos y acercando su extremo al electrodo superior de la bobina; si no se oprimefuertemente, el arco puede quemar la piel.



¡ CUIDADO ! No acercar aparatos electrónicos a la bobina. La alta tensión de radiofrecuencia quema loscircuitos transistorizados. El transformador y la bobina producen una tensión muy alta y por ningun motivo deben tocarsecon las manos.

¡ ATENCIÓN ! Es preciso que las primeras pruebas y experimentos se realicen bajo la supervisión de unprofesor o una persona mayor conocedora de los peligros que representan los altos voltajes.

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