LABORATORIO DE FISICA DE CAMPOS “BOBINA DE TESLA”
PRESENTADO POR: JESUS MERCADO VIDAL YESID JHONAURIS DANIELA
ENTREGADO A: ING.JAIME MARQUEZ
GRUPO: MESA:
BARRANQUILLA, BARRANQUILLA, ATLANTICO 05/10/2014
CONTENIDO Pagina
1. INTRODUCCIÓN
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2. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA
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3. JUSTIFICACIÓN
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4. OBJETIVOS
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4.1. OBJETIVO GENERAL 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 5. MARCO TEÓRICO
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6. DESCIPCION DEL PROYECTO
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7. MATERIALES
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8. PRESUPUESTO
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9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
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10. BIBLIOGRAFIA
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1.INTRODUCCION En este proyecto nos ayudamos del científico Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de éste y que en 1891, desarrolló un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual pensaba transmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores. Tesla es el inventor de la corriente trifásica y de los motores de inducción, que mueven en el presente todas nuestras industrias. En 1891 patentó lo que un día podría convertirse en su más famosa invención: la base para la transmisión inalámbrica de corriente eléctrica, conocido como la Bobina Transformadora Tesla. Entre sus logros figuran la invención de la radio, el motor de corriente alterna, luchaba por la investigación de un estándar eléctrico, la lámpara de pastilla de carbono (luz de alta frecuencia), el microscopio electrónico, un avión despegue y aterrizaje vertical, la resonancia, el radar, el submarino eléctrico, Bobina de Tesla, Rayo de la muerte, control remoto, Rayos X, métodos y herramientas para el control climático, transmisión de video e imágenes por métodos inalámbricos, transferencia inalámbrica de energía, sistemas de propulsión de medios electromagnéticos. En el siguiente trabajo se observara todo lo relacionado sobre La Bobina Tesla desde su invención hasta su construcción del mismo, se explicara cómo funcionan los diferentes elementos eléctricos en la bobina de tesla. Se percibirá diferentes diseños de la bobina de tesla, principios básicos y función de cada uno de los elementos que la componen como lo son el transformador de alta tensión, la bobina RFC o de Choke, el condensador o capacitador, explosor, bobina primaria y bobina secundaria.
2. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA El problema consiste en la demostración de que el aire sirve como conductor de electricidad por medio de la bobina de tesla, es decir que no es necesario implementar cables, aquí podemos observar la creación de descargas eléctricas que simulan rayos (coronas eléctricas), el cual generara alta frecuencia y alta tensión con los que se puede proyectar y trasmitir la energía eléctrica sin necesidad de un conductor, esto lo podemos ver colocando un foco a una distancia en la que esta pueda llegar a transmitir la electricidad provocando que este se encienda, simule un rayo.
3. JUSTIFICACION Escogimos este proyecto porque en el observamos el magnetismo y la electricidad y un poco de mecánica, estos conceptos son parte de mi profesión y en él se aplica lo que es la electricidad. La bobina tesla es un aparato muy ingenioso ya que para construirlo necesitaríamos varios componentes eléctricos. Lo que más nos llamó la atención en la bobina tesla es cuando la electricidad se convierte en ondas electromagnéticas que pueden viajar por el espacio sin necesidad de un conductor y con este invento podemos saber bien como se construye y también como funciona y de allí crear nuestra bobina de tesla con algunos materiales reciclados.
4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVOS GENERALES.
Diseño y construcción de un prototipo de una bobina de tesla para el
laboratorio de Electrónica de IU Pascual Bravo, para fortalecer el aprendizaje y la demostración práctica de como transportar energía de forma inalámbrica.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Construcción de un transformador elevador de voltaje de 220V a 8000V.
Diseño del circuito oscilatorio del condensador y la bobina.
Diseño y construcción de los terminales.
Diseño de dispositivos de protección y seguridad.
5. MARCO TEORICO La Bobina de Tesla es un generador electromagnético que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con efectos observables como sorprendentes efluvios, coronas y arcos eléctricos. Los principales componentes de la Bobina de Tesla son: transformador, condensador, explosor, bobina primaria, bobina secundaria, toroide y la RFC o bobina de choque. En la Figura 1 se puede observar perfectamente las componentes y el esquema eléctrico de la Bobina de Tesla.
Figura. 1 “componentes y esquema eléctrico”
Su nombre se lo debe a Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de éste y que en 1891, desarrolló un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual pensaba transmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores.
CORRIENTE ALTERNA
Corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente.
BOBINAS
Si tomamos un conductor, por ejemplo un alambre y lo enrollamos, formamos una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecerá un poderoso campo magnético. La corriente establece un campo magnético.
Bobina Primaria: La bobina primaria tiene forma de una espiral plana. Y estará soportada en una plancha de cualquier material aislante
(madera,
metacrilato u otros más económicos), su forma será cuadrada con un espesor de 8mm
.
Bobina Secundaria: De la bobina secundaria se podría decir que es el inducido del sistema, puesto que debido a las variaciones en el flujo del campo magnético creado por la bobina primaria se induciría en ella altos voltajes. Para un buen funcionamiento deberá de estar lo suficientemente aislada del resto de componentes, de forma que no salten arcos de voltaje hacia el circuito primario y también en lo referente a las conexiones. En el trabajo se va utilizar una bobina solenoide de 500 espiras de hilo de cobre de diámetro Ø=0,7mm sobre un tubo de PVC de Ø=9cm.
CAPACITOR
Un capacitor está compuesto de dos placas metálicas separadas por un dieléctrico. Su función es almacenar cargas eléctricas. El material aislante que separa las placas se llama dieléctrico y generalmente se usa aire, vidrio, etc.
EXPLOSOR.
Un explosor consiste de dos electrodos separados por aire. Normalmente se usan en media y alta tensión de manera que el aire actúa como una resistencia. Cuando hay suficiente diferencia de potencial entre los dos electrodos, la electricidad salta. Su función en una Bobina Tesla es variar la frecuencia de la bobina primaria para llegar a la frecuencia resonante. En continuación En el proyecto se va utilizar un explosor de 8 electrodos formando 4 saltos regulables.
FRECUENCIA
Es el número de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo.
RADIOFRECUENCIA
Se le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz.
TOROIDE.
La toroide es un cuerpo metálico en forma de anillo. Su función es facilitar el salto de los arcos voltaicos y tener una reactancia capacitiva igual a la reactancia inductiva de la bobina secundaria a la frecuencia resonante.
BOBINA DE CHOQUE.
Se define una bobina de choque como un componente positivo, diseñado para dar una opción al paso de la corriente alterna muy potente a un rango de frecuencia determinada, al mismo tiempo, se impide el paso hacia cierta parte del circuito de corriente alterna, y a la par permite el paso de corriente continua. Una vez tengamos la bobina de tesla funcionando a la perfección podremos profundizar y experimentar de una mejor forma todas las aplicaciones que esta puede llegar a tener, estos son unos de los experimentos que se pueden realizar: El experimento con energía inalámbrica consiste en acercar a la toroide un fluorescente o una bombilla de bajo consumo. Como resultado el fluorescente o bombilla de bajo consumo se enciende a una cierta distancia sin que salten arcos voltaicos, se transmite energía suficiente para encenderlo sin cables. Otro experimento es de acerca los suficiente una bombilla incandescente de filamento para que salten arcos voltaicos. Como resultado dentro de la bombilla saltan arcos voltaicos hacia el vidrio creando una lámpara de plasma bastante espectacular. El tercer experimento se trata de acercar una pieza de cobre a la toroide. Como resultado saltan arcos voltaicos de gran longitud y alta f recuencia.
OSCILADOR
Es un circuito electrónico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia.
TRANSFORMADOR
Máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas están cubiertas generalmente por alambre de cobre dulce. Las bobinas se denominan primarias y secundarias según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión.
DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO Existen muchos trabajos donde se está experimentando en parte teórica de la Bobina de Tesla sobre las posibilidades de transportar energía de forma inalámbrica. Este proyecto consiste en el diseño e instalación de la bobina de tesla en el laboratorio de electrónica de la IU Pascual Bravo con el objetivo de experimentación. 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 u na condición de
resonancia. 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 se divide a través del aire por un par de terminales. La distancia entre los terminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta.
Construcción de las bobinas A 0.5 cm de la parte superior de la botella de plástico, se hacen 3 orificios pequeños separados 1 cm; en el otro extremo se hacen solamente 2 orificios. En un orificio del extremo inferior se mete el alambre de cobre calibre 22 y se saca por el otro orificio, se hace un pequeño amarre dejando 30 cm para conectar en la parte inferior (quitarle el esmalte a 2cm con un cúter) y con la otra parte de amarre se comienza a enrollar de forma continua y uniforme hasta llegar al otro extremo (se sugiere poner cinta de aislar para evitar que se deshaga). Al llegar a otro extremo, meter la punta del alambre por el primer orificio, sacarlo por el segundo y finalmente meterlo por el tercero y sacar la punta por la boca de la botella. Hacerle una pequeña perforación a la tapa. Introducir el alambre por la tapa y cerrar la botella. Realizar un bobina de 10 vueltas con ayuda de un lápiz, dejar un pedazo después de la bobina de 3 cm. Quitarle 2 cm de esmalte al alambre. Quitar los pedazos de cinta de aislar y cubrir las puntas ya sin esmalte y aplicar una capa de laca. Dejar secar y quitar la cinta aislante que cubre las puntas. Con el alambre de cobre calibre 10, se hace una bobina (L1) de 12 cm de diámetro con tantas espiras como alcance el alambre. Se fija la botella de la parte inferior con la pija larga (3/16 x 2 in) a la tapa de 13 cm de diámetro y al acrílico, esto se puede hacer incrustando la pija desde la parte posterior de la base rectangular de acrílico. Sobre la bobina de la botella se coloca la bobina de pocas espiras.
Construcción del explosor Se les hace un orificio más grande a los disipadores, de tal manera que entren los tornillos de cabeza de coche. Se les pone los tornillos con las tuercas y las rondanas. Se fijan los disipadores al acrílico de tal manera que se encuentren las cabezas de los tornillos, estos se ajustan hasta una separación aproximada de menos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un explosor (EX). No conectar hasta el final.
Construcción del capacitor Se cortan las hojas de acetato 4 hojas iguales de 14 x 10.7 cm (aproximadamente). Se cortan 11 rectángulos de aluminio para repujado de 9 x 15 cm. Se colocan dos
rectángulos de acetato y encima de estos un rectángulo de papel aluminio, este último se coloca de manera que sobresalga 4 cm por el lado más corto del acetato. Enseguida se colocan otras dos hojas de acetato y encima de estas otro papel aluminio de manera que también sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Se coloca nuevamente otras dos hojas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cm pero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasos anteriores hasta acabar con las hojitas, enseguida de colocan los vidrios en las orillas. A 1.5cm de cada extremo de las tiras de madera se les hace un orificio de 3/16 in. Se colocan dos tiras por encima de los vidrios los orificios de los extremos y los otros de abajo deben coincidir. Se colocan los tornillos de 3/16 x 1 y ½ in en los orificios y se colocan las tuercas enroscándolas ligeramente. Se dobla a la mitad las láminas de aluminio, haciéndoles un orificio en medio para que por ahí entre el cable, se colocan como pasadores a los aluminios de capacitor respectivamente, se doblan de la parte superior e inferior. Al ángulo se le hacen cuatro orificios de tal manera que se puedan fijas a las tiras de madera y al acrílico. Se forra el ángulo con aluminio y se fija con tornillos y tuercas de 10/32 in. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dos de los extremos de las tiras de la parte inferior y se meten los tornillos en el ángulo, procurando apretar el capacitor para que no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto al ángulo. Se fijan los portafusiles al acrílico y se hace un orifico de 1 cm de diámetro a 1 cm de las terminales de dos de ellos. Fijar el acrílico al triplay de madera dejando 1 cm en las orillas y del otro más de 10 cm.
Se hacen las conexiones de acuerdo al diagrama: Conectar con un pedazo de cable de un disipador al capacitor. Con otro cable de la otra terminal del capacitor a la bobina primaria (en la parte superior). En el extremo inferior de la bobina primaria se conecta con un cable al otro disipador, de este disipador conectar el alambre inferior de la bobina secundaria. Se fija el transformador T1 al triplay y los cables de salida del secundario, cables rojos de éste, se conectan a los disipadores, con pijas, que forman parte del explosor.
Se conecta la clavija al cable dúplex y este se mete por el orificio que se encuentra junto a los portafusiles y se conectan a las terminales de estos, se sueldan perfectamente. Se une un cable que sale por la terminal de unos portafusiles al interruptor y el otro tiro a un cable del transformador. El otro cable del t ransformador al receptáculo y la otra conexión a los portafusiles. Se coloca el foco y los fusibles.
6. MATERIALES
Transformador Primario de 115 V, Secundario de 1500V, 50VA (Volts-Amper), 30 mA .
Para el embobinado.
1 tubo de PVC de pulgada y media, por 22 cm de largo.
100 metros de cobre esmaltado calibre 22.
3 metros de cobre calibre 8 (cubierto con aislante).
Explosor
2 tornillos cabeza de coche de 1/4 de diámetro por 2 pulgada de largo.
2 ángulos de aluminio
4 tornillos para madera
Capacitor
6 hojas de papel acetato (Tamaño carta).
Papel aluminio
dos cuadros de vidrio de 15 cm x 15 cm (OPCIONAL).
40 Cm de cobre cubierto con aislante calibre 12 (Conexión con el explosor).
Materiales para las conexiones
Foco "bombillo" de 100W.
Rectángulo para el foco "soquet", "plafón".
Cinta negra.
2 metros de cable dúplex.
Clavija (Para conectar con el dúplex).
Silicona Líquida.
7. PRESUPUESTO
ELEMENTO
CANTIDAD
COSTO
Transformador
1
80.000
Bobinas
2
35.000
Toroide
1
7.000
Explosor
1
4.500
Capacitores
1
12.000
Madera
1
9.000
Cable dúplex
1 metro
2.800
Foco
2
3.000
Cable cobre
100 m calibre 22 y 3 m calibre 8
42.000
Tubería PVC
12 cm
8.000
8. CRONOGRAMA.
AGOSTO ACTIVIDAD
1
2
3
4
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
1
1
1
2
3
4
2 3 4
2 3 4
Recolección información
X X X X
Construcción cada 1 de los componentes
XXXXX
Construcción base para la bobina
X
Entrega Anteproyecto Diseño total de la bobina Presentación del proyecto
X X x
9.
BIBLIOGRAFIA.
http://www.cientificosaficionados.com/tesla/tesla1.html
http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-un-generador-electrico/
http://www.ea1uro.com/eb3emd/Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_inal%C3%A1mbrica_de
_energ%C3%ADa
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/15085183/Tesla-Energiainalambrica---Te-explico.html
