Anteproyecto de Construcción de La Bobina de Tesla.

I.

INTRODUCCIÓN

La bobina de tesla es una especie de transformador resonante que tiene su nombre en honor a su inventor Nikola Tesla. Tesla. Su finalidad es crear descargas eléctricas de alcance de metros y dependiendo de su diseño produce altas tenciones de elevadas frecuencias con efectos observables. Fue un invento hecho para transmitir energa sin conductores eléctricos y as iluminar todo el mundo. !n este proyecto nos proponemos demostrar c"mo funciona y verificar su finalidad a través de un modelo simplificado con materiales caseros. #.# $ntece $nteceden dentes tes Electrician n  da una descripci"n de una de las primeras bobinas La revista American Electricia

de Tesla% donde a un vaso acumulador de cristal de #& cm por '( cm se le enrollan entre )( y *( vueltas de hilo del mayor porcenta+e posible de cobre N, cobre N, #* $-.  $lrededor de éste se sit/a una bobina primaria bobina primaria consistente en unas * o #( vueltas de hilo de cobre bre $- N,)% y el con con+unt unto se sum sumerg erge en un vaso que que contiene aceite de lina0a o aceite mineral. 1ontin 1ontinuan uando do las invest investiga igacio ciones nes inicia iniciales les sobre sobre volta+e y frecuencia de frecuencia de -illiam 1rookes% 1rookes% Tesla diseñ" y construy" una serie de bobinas que produ+eron corrientes de alto alto volta+ volta+e e y alta alta frecuen frecuencia cia.. !stos !stos conden condensad sadores ores consist consistan an en placas placas m"viles en aceite. 1uanto menor eran las placas% mayor era la frecuencia de estas primeras bobinas. Las placas resultaban también /tiles para eliminar la elevada autoinductancia de la bobina secundaria% añadiendo capacidad a ésta. También se colocaban placas de mica  mica  en el e2plosor para establecer un chorro de aire a

través de él. !sto ayudaba a e2tinguir el arco eléctrico% haciendo la descarga m3s abrupta. 4na r3faga de aire se usaba también con este ob+etivo. !stas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores resonantes con n/cleo de aire que genera muy altos volta+es en radio frecuencias. La bobina alcan0a una gran ganancia transfiriendo energa de un circuito resonante 5circuito primario6 a otro 5secundario6 durante un n/mero de ciclos.  $unque las bobinas Tesla modernas est3n diseñadas usualmente para generar  largas chispas% los sistemas originales de Tesla fueron diseñados para la comunicaci"n sin hilos% de tal manera que él usaba superficies con gran radio de curvatura para prevenir las descargas de corona y las pérdidas por streamers. La intensidad de la ganancia en volta+e del circuito es proporcional a la cantidad de carga despla0ada% que es determinada por el producto de la capacitancia del circuito% el volta+e 5que Tesla llamaba 7presi"n86 y la frecuencia de las corrientes empleadas. Tesla también emple" varias versiones de su bobina en e2perimentos con fluorescencia% rayos 2% potencia sin cables para transmisi"n de energa eléctrica% electroterapia% y corrientes tel/ricas en con+unto con electricidad atmosférica. #.' 9lanteamiento del problema :espués de reali0ar nuestra investigaci"n documental del funcionamiento de una bobina Tesla% nos pareci" interesante determinar e2perimentalmente lo siguiente;
fuente de alimentaci"n% de+ando como constantes las dem3s

partes de la bobina. !sta potencia puede medirse en términos de la distancia m32ima al cual se puede retirar la bombilla de prueba para mantenerla encendida.

#.> ?ustificaci"n !l desarrollo de nuevas fuentes de energa% las formas de acumulaci"n% y sobre todo las nuevas formas de transmisi"n con me+ores perdidas y mayor eficiencia son ra0ones m3s que +ustificables para desarrollar un proyecto de investigaci"n fe esta ndole.  $unque el proyecto busca solo la construcci"n de un modelo a pequeña escala de al bobona de tesla% con materiales caseros% esto nos conduce a un estudio mayor  sobre el tema tratando de llevar a la practica todo el potencial que este encierra.

#.@ Ab+etivos 1omo ob+etivo general pretendemos construir una bobina de tesla con materiales caseros y as demostrar las aplicaciones que ella puede tener. Los ob+etivos especficos consisten en

armar el diseño de esta bobina de tal

forma que funcione. Bostrar que emite energa electromagnética a su alrededor acercando una bombilla ahorradora de '( vatios para encontrar el campo energi0ado viendo donde esta se enciende.

#.& :elimitaci"n !ste proyecto est3 limitado a usar potenciales de alimentaci"n ba+os no mayor a C voltios que es el que provee la batera usada. La potencia est3 limitada por la cantidad de alambre usado en la construcci"n de la bobina.

#.) Dip"tesis La bobina de tesla est3 llamada a ser una aplicaci"n revolucionaria en la transmisi"n de energa en grandes cantidades sin el uso de conductores al3mbricos sino a través de medios inal3mbricos que hacen m3s eficiente y econ"mico dicho transporte y de mayor cobertura en territorios donde es difcil la construcci"n de infraestructura para tal fin.

II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 4na bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante que produce altas tensiones de elevadas frecuencias 5radiofrecuencias6% llamado as en honor a su inventor% Nikola Tesla% un e2traordinario ingeniero serbioEestadounidense% quien en #*C# desarroll" un generador de alta frecuencia y alta tensi"n con el cual proyectaba trasmitir la energa eléctrica sin necesidad de conductores. Las bobinas de Tesla est3n compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. !n realidad Nikola Tesla e2periment" con una gran variedad de bobinas y configuraciones% as que es difcil describir un modo especfico de construcci"n que satisfaga a aquéllos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varan en configuraciones y monta+es. eneralmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas de largo alcance% lo que las hace muy espectaculares con efectos observables por el o+o humano como chispas% coronas y arcos eléctricos. $unque la idea de Tesla no prosper"% a él le debemos la corriente trif3sica% los motores de inducci"n que mueven

las

industrias

y

otras

((

patentes

m3s.

La bobina Tesla funciona de la siguiente manera; !l transformador T# carga al capacitor 1# y se establece una alta tensi"n entre sus placas. !l volta+e tan elevado es capa0 de romper la resistencia del aire% y hace saltar una chispa entre las terminales del e2plosor !G. La chispa descarga al capacitor 1# a través de la bobina primaria L# 5con pocas espiras6 y establece una corriente oscilante.

!nseguida el capacitor 1# se carga nuevamente y repite el proceso. $s resulta un circuito oscilatorio de radio frecuencia al que llamaremos circuito primario. La energa que produce el circuito primario se induce en la bobina secundaria L' 5con m3s vueltas6. !l circuito secundario se forma con la inductancia de la bobina L' y la pequeña capacidad distribuida en ella misma% diseñado de modo que el circuito secundario oscila a la misma frecuencia que el circuito primario% entrando en resonancia. Lo interesante de esta bobina es que la condici"n de resonancia es como empu+ar a un niño en un columpio% si le das un empu+"n en el momento e2acto% el niño ir3 cada ve0 m3s alto. Finalmente% el circuito secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y volta+es muy elevados. !stas se propagan en el medio ioni0ando las moléculas del aire% convirtiéndolo en trasmisor  de

corriente

eléctrica.

Las bobinas de Tesla y amplificadores pueden producir niveles peligrosos de corriente de alta frecuencia% y también altos volta+es 5'&(.(((H&((.((( voltios o m3s6. :ebido a sus altos volta+es se pueden producir descargas potencialmente letales desde los terminales superiores. :oblando el potencial e2terior se cuadruplica la energa electrost3tica almacenada en un terminal de cierta capacitancia dada. Si un e2perimentador se sit/a accidentalmente en el camino de una descarga de alto volta+e a tierra% el shock eléctrico puede causar espasmos involuntarios y puede inducir fibrilaci"n ventricular y otros problemas que puedan matarnos. Incluso bobinas de ba+a potencia de vaco o de estado s"lido pueden producir corriente de radio frecuencia que son capaces de causar daños temporales en te+idos internos% nervios o articulaciones a través de calentamiento ?oule. $dem3s un arco eléctrico puede carboni0ar la piel% produciendo dolorosas y peligrosas quemaduras que pueden alcan0ar el hueso% y que pueden durar meses hasta su curaci"n. :ebido a estos riesgos% los e2perimentadores con conocimientos evitan el contacto con los streamers de todos e2cepto los sistemas m3s pequeños. Los profesionales suelen usar otros medios de protecci"n como una +aula de Faraday% o tra+es de cota de malla para evitar que las corrientes penetren en el cuerpo. 4na amena0a que no se suele tener en cuenta es que un

arco de alta frecuencia puede golpear el primario% pudiendo producirse también descargas mortales.

III.

MÉTODO PROPUESTO 1) Materiales usados a6 Joar para monta+es electr"nicos b6 Jatera de C voltios c6 :ivisor de volta+e. 5potenci"metro de #((K6 d6 1onectores e6 Transistor N9N bipolar  f6 esistencias varias g6 Interruptor  h6 Tubo de 9M1 i6 $lambre esmaltado de cobre  +6 Jola pequeña k6 9apel aluminio l6 1inta adhesiva m6 $lambre para cone2iones n6 L3mpara ahorradora de '( 

2) Proedi!ie"to#

•

oll up the copper ire from one end to the 9M1 pipe leaving no space.

•

9aste the transistor% the sitch and the coil to the table.

•

-eld the cooper ire and resistance to the transistor.

•

9aste copper ire% make to turns to the coil and paste.

•

Bake a bridge from copper ire to the resistance and make another bridge from the resistance to the sitch

•

-eld the battery connector to the sitch and to the leg of the transistor 

•

-rap the ball ith foil

•

9aste the ball to the coil

•

The coil is ready.

I$ RESU%TADOS ESPERADOS !speramos al final que el prototipo construido genere un campo electromagnético lo suficiente intenso como para encender una bombilla ahorradora de '( vatios o algunos diodos led al acercarlos a él.

$ CRONO&RAMA DE ACTI$IDADES Las actividades se desarrollaran entre los meses de Bar0o $bril y Bayo :e la siguiente forma; M! $N!GA #

$I PRESUPUESTO APRO'IMADO !l costo apro2imado de los materiales es de

(.(((

Transporte y vi3ticos

&(.(((

Doras de internet y office

@(.(((

9apelera. O /tiles escolares

)(.(((

 $sesoras TAT$L 1ASTAS

#((.((( P >'(.(((

$II TA(%A DE RESU%TADOS

VA NE P NE S DT

Variables independientes voltaje de alimentación

numero de espiras de la bobina primaria numero de espiras de la bobina secundaria diámetro del tubo

Para el número de espiras que genera la mayor potencia variable dependiente PR potencia de radiación electromagnética Esta potencia se mide en términos de la máxima distancia de retirada para el cual la lámpara sigue encendida

pesos

VA PR( en cm)

1,5



!,5

"

#,5

$

%

1



#

15

%

NEP PR( en cm)

&

!

"

'

1%

1&

NES PR( en cm)

1%%

&%%

%%

!%%

5%%

"%%

DT PR( en cm)

&

&,5



,5

!

!,5

$FI1AS Jarras

Lineas

!+emplo para la variacion de volta+e

$III CONC%UCIONES 1on materiales caseros puede ser construida una bobina de tesla de manera sencilla la cual puede servir de punto de apoyo para el estudio de variables que son inherentes a ella% como son el potencial de alimentaci"n% las dimensiones de la bobina% el n/mero de espiras del devanado tanto primario como secundario% entre otros aspectos a estudiar. Mimos que al variar estas condiciones variaba la potencia de radiaci"n electromagnética emitida por la bobina hasta tal punto de que se vuelve insuficiente para algunos valores como para encender la bombilla de prueba de '( atts !s necesario seguir e2plorando este tema ya que a futuro esta ser3 la forma de transmisi"n inal3mbrica de la energa eléctrica desde los sitios de producci"n hasta los centros de consumo.

(ilio*ra+,a  $d+unta algunos link de internet que hablen sobre el tema y sobre todo el link de donde se obtuvo el e2perimento.