ÍNDICE QUIEN FUE NIKOLA TESLA……………………………………………………...1 LOGROS DE LA INVENCIÓN DE NIKOLA TESLA……………………………2 ………………………………………………………………
BOBINA DE TESLA ...3 OBJETIVO……………………………………………………………………..4 FUNDAMENTO TEORICO………………………………………………………...5
Resonancia
Inductancia
Transformador eléctrico
Arco eléctrico
EQUIPOS Y MATERIALES……………………………………………………….6 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL…………………………………………..7 DATOS EXPERIMENTALES……………………………………………………...8 RESULTADO………………………………………………………………………..9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………………10 ANEXO……………………………………………………………………………….11 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………..12
1.-QUIEN FUE NIKOLA TESLA
Fue inventor, ingeniero eléctrico, ingeniero mecánico, físico, más conocido por sus contribuciones al diseño del sistema de suministro de la corriente alterna moderna (AC) de electricidad. Tesla comenzó a trabajar en los campos eléctricos de telefonía, antes de emigrar a los Estados Unidos para trabajar por Thomas Edison. Pronto se buscó por su cuenta apoyos financieros para la creación de laboratorios o compañías para desarrollar una gama de dispositivos eléctricos. Su patentado motor de inducción AC y el transformador fueron autorizados por George Westinghouse, que también contrató a Tesla como consultor para ayudar a desarrollar un sistema de energía con corriente alterna. Tesla es también conocido por sus experimentos de energía de alto voltaje y alta frecuencia en Nueva York y Colorado Springs, que incluye dispositivos patentados y el trabajo teórico utilizado en la invención de la comunicación por radio. Los logros de Tesla y sus habilidades como showman demostrando sus inventos aparentemente milagrosas le hicieron mundialmente famoso. A pesar de que hizo gran cantidad de dinero con sus patentes, perdió mucho en numerosos experimentos. Vivió la mayor parte de su vida en una serie de hoteles de Nueva York, aunque al final una eventual quiebra lo llevó a vivir en condiciones peores. Tesla solía invitar a la prensa en cumpleaños o para anunciar nuevos inventos en los que estaba trabajando y hacía, a veces, declaraciones intempestivas. Debido a sus pronunciamientos y a la naturaleza de su trabajo a lo largo de los años, Tesla se ganó una reputación en la cultura popular como el arquetipo de "científico loco". Murió en la habitación 3327 del Hotel New Yorker, el 7 de enero de 1943. El trabajo de Tesla cayó en una relativa oscuridad después de su muerte, pero desde la década de 1990, su reputación ha experimentado una remontada en la cultura popular. Su trabajo y las invenciones de renombre también están en el centro de muchas teorías de
conspiración y también se han utilizado para apoyar diversos pseudociencias, teorías de OVNI y el ocultismo New Age. En 1960, en honor de Tesla, la Conferencia General de Pesas y Medidas para el Sistema Internacional de Unidades denominó el término "tesla" para la medida de unidad del SI para la intensidad del campo magnético.
2.-LOGROS DE LA INVENCIÓN DE NIKOLA TESLA Motor de corriente alterna Tesla llegó a construir el motor de corriente alterna, un aparato capaz de convertir una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación.
Corriente alterna Tesla propuso sustituir el uso de corriente alterna. El cambio propuesto por Tesla minimizó la pérdida de energía en grandes distancias y luego de desarrollar un sistema de generadores polifásicos alternos, motores y transformadores, el sistema se adoptó en los Estados Unidos para el suministro de energía Este sistema es el que desde entonces se ha utilizado en todo el mundo de la industria, la ingeniería y los electrodomésticos. Hoy esta invención es ampliamente reconocida como una de las más significativas de la historia y si bien le faltaron o le arrebataron muchas, Tesla patentó varias otras invenciones de enorme importancia.
Desarrollo de los rayos x La invención de los rayos x se le acredita al gran físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen, los aportes de Tesla fueron fundamentales en la historia. Casi una década antes de la invención de los rayos x, nuestro protagonista desarrolló varias investigaciones en el campo del electromagnetismo, dando cuenta, entre otras cosas, cuán importante era la consideración de los peligros inherentes al uso de la radiación ionizante en la carne humana. La radio La lámpara de pastilla de carbono (luz de alta frecuencia) El microscopio electrónico La resonancia El radar El submarino eléctrico
Bobina de Tesla Rayo de la muerte Control remoto Rayos X Transferencia inalámbrica de energía Sistemas de propulsión de medios electromagnéticos (son necesidad de partes
móviles) Extracción de energía en grandes cantidades desde cualquier punto de la Tierra,
etc.
3.-BOBINA DE TESLA La Bobina de Tesla usa una condición de resonancia para incrementar, digamos, unos 10000 voltios a 1 millón de voltios, usando un transformador eléctrico que incrementa el voltaje bajo cierta frecuencia y de corriente alterna. La resonancia es un comportamiento interesante, ya que nos permite incrementar las oscilaciones de ondas en fenómenos físicos que las incluyan, por ejemplo, sonido, mecánica, eléctrica, etc. La bobina de Tesla fue creada por Nikola Tesla (Finales del siglo XIX) pero antes de él ya se hacían estudios sobre sistemas similares están compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. Dichas bobinas pueden tener diferentes configuraciones, algunas llegan a producir “rayos” (plasmas) de un alcance en el orden de metros. La peculiaridad de dicha bobina radica en la intensidad de los rayos que se generan, los cuales son un arco eléctrico muy potente de electrones que intentan fluir por el medio que la circunde.
LAS PRIMERAS BOBINAS DE TESLA
Bobinas Tesla disruptivas En la primavera de 1891, Nikola Tesla realizó una serie de demostraciones con varias máquinas ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia College. Continuando las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de William Crookes, Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia, asociadas a condensadores (capacitores). Estos condensadores consistían en placas móviles en aceite. Cuanta más pequeña era la superficie de las placas, mayor era la frecuencia de estas primeras bobinas. Las placas resultaban también útiles para eliminar el elevado auto inductancia de la bobina secundaria, añadiendo capacidad a ésta. También se colocaban placas de mica en el explosor para establecer un chorro de aire a
través de él. Esto ayudaba a extinguir el arco eléctrico, haciendo la descarga más abrupta. Una ráfaga de aire se usaba también con este objetivo.
Bobinas posteriores Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores resonantes con núcleo de aire que genera muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia transfiriendo energía de un circuito resonante (circuito primario) a otro (secundario) durante un número de ciclos. Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para generar largas chispas, los sistemas srcinales de Tesla fueron diseñados para la comunicación sin cables, 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 voltaje del circuito es proporcional a la cantidad de carga desplazada, que es determinada por el producto de la capacitancia del circuito, el voltaje (que Tesla llamaba “presión”) y la frecuencia de las corrientes empleadas. Tesla también empleó varias versiones de su bobina en experimentos con fluorescencia, rayos x, potencia sin cables para transmisión de energía eléctrica, electroterapia, y corrientes telúricas en conjunto con electricidad atmosférica. Las bobinas posteriores constan de un circuito primario, el cual es un circuito LC (inductancia-condensador) en serie compuesto de un condensador de alto voltaje, un spark gap, y una bobina primaria; y un circuito secundario, que es un circuito resonante en serie compuesto por la bobina secundaria y el toroide. En los planos srcinales de Tesla, el circuito LC secundario está compuesto de una bobina secundaria cargada que es colocada en serie con una gran bobina helicoidal. La bobina helicoidal estaba entonces conectada al toroide. La mayor parte de las bobinas modernas usan sólo una única bobina secundaria. El toroide constituye una de las terminales de un condensador, siendo la otra terminal la Tierra. El circuito LC primario es “ajustado” de tal forma que resonará a la misma frecuencia del circuito secundario. Las bobinas primaria y secundaria están débilmente acopladas magnéticamente, creando un transformador con núcleo de aire resonante. Sin embargo, a diferencia de un transformador convencional, que puede acoplar el 97%+ de los campos magnéticos entre los arrollamientos, estos están acoplados, compartiendo sólo el 10-20% de sus respectivos campos magnéticos.
4.--OBJETIVO Comprender los principios básicos en los que se basa la transmisión inalámbrica
de energía eléctrica. Construcción de la bobina de Tesla.
5.-FUNDAMENTO TEÓRICO Para la construcción y funcionamiento de la bobina de Tesla, es importante tener en cuenta los siguientes conceptos.
Resonancia: Es conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos periódicos o casi periódicos en que se produce reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada. Más concretamente el término puede referirse a: La Resonancia (química), sistema de enlace entre los átomos de una molécula que, debido a la compleja distribución de sus electrones, obtiene una mayor estabilidad que con un enlace simple. En física de partículas, las resonancias son hadrones de corta vida que se desintegran por medio de la fuerza fuerte en otras partículas más ligeras. Otros contextos: En acústica, la resonancia es el reforzamiento de ciertas amplitudes sonoras como resultado de la coincidencia de ondas similares en frecuencias, es un caso particular de resonancia mecánica. En música, la resonancia musical se refiere a los sonidos elementales que acompañan al principal en una nota musical y comunican timbre particular a cada voz o instrumento musical. En mecánica, la resonancia mecánica de una estructura o cuerpo es el aumento en la amplitud del movimiento de un sistema debido a la aplicación de fuerza pequeña en fase con el movimiento. En electrónica, la resonancia eléctrica es el fenómeno que se produce al coincidir la frecuencia propia de un circuito con la frecuencia de una excitación externa.
En electromagnetismo se refiere a la resonancia magnética nuclear, tecnología utilizada tanto en química como en medicina. Imagen por resonancia magnética, método de diagnóstico médico. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear, método de análisis químico. En astronomía, la resonancia orbital se produce cuando los periodos de traslación o de rotación de dos o más cuerpos guardan entre ellos una relación expresada fracciones de números enteros.
Inductancia: Es aquella propiedad que ostentan los circuitos eléctricos por la cual se produce una fuerza electromotriz una vez que existe una variación en la corriente que pasa, ya sea por el propio circuito o por otro próximo a él. En un inductor o en una bobina se denominará inductancia a la relación que se establecerá entre el flujo magnético y la intensidad de la corriente eléctrica. Dado que resulta bastante complejo medir el flujo que abraza un conductor, en su lugar se pueden medir las variaciones del flujo solo a través del voltaje que es inducido en el conductor en cuestión por la variación del flujo. De esta manera se obtendrán cantidades plausibles de ser medidas, tales como la corriente, la tensión y el tiempo. En tanto, la inductancia siempre será positiva, excepto en aquellos circuitos electrónicos especialmente diseñados para simular inductancias negativas. Tal como establece el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se encuentra expresado en weber (unidad del flujo magnético) y la intensidad en amperio (unidad de intensidad eléctrica), el valor de la inductancia será en henrio, simbolizada con la letra H mayúscula y que en el mencionado sistema es la unidad que se le atribuye a la inductancia eléctrica.
Transformador eléctrico: Los transformadores eléctricos son aparatos que se utilizan precisamente para eso, para transformar energía eléctrica. Utilizando el fenómeno de la inducción electromagnética, los transformadores son capaces de transformar energía eléctrica de un determinado voltaje en energía eléctrica de voltaje diferente (el voltaje es la medida de la tensión eléctrica, esto es, la cantidad de electrones que fluyen por la corriente). La electricidad de alto voltaje puede recorrer mayores distancias de forma más eficiente al reducirse las pérdidas por efecto Joule, y para hacerla utilizable a nivel doméstico e industrial se hace pasar por transformadores que reducen la tensión manteniendo la potencia. De esto modo, el uso de transformadores hace que la electricidad se pueda transportar largas distancias de forma muy eficiente.
Arco eléctrico: Un arco eléctrico es la liberación repentina de energía eléctrica a través del aire, cuando existe una ruptura en los conductores eléctricos en presencia de alto voltaje. La generación de un arco eléctrico produce una gran radiación térmica (calor) y una luz brillante muy intensa, que puede causar graves quemaduras. En un arco eléctrico se han registrado temperaturas tan altas que van más allá de los 35.000˚F. Los arcos eléctricos que se producen en alta tensión también producen ondas de presión por calentamiento rápido del aire creando una explosión. Esta explosión de presión puede golpear a un trabajador con gran fuerza y enviar las gotas del metal fundido de cobre y aluminio y demás componentes eléctricos a grandes distancias y a muy altas velocidades.
6.-EQUIPOS Y MATERIALES Para la construcción de la bobina de Tesla.
Tubo pvc de 1,1/2 pulgadas de ancho por 22 centímetros de largo.
100 metros de alambre de cobre esmaltado de calibre 22.
3 metros de alambre de cobre del calibre 8 (forrado con aislante de plástico)
1 bombilla de 100w a 125 volt
3 metros de cable dúplex 16 junto con la clavija.
1 metro de cable para las conexiones calibre 16.
Un transistor 2N2222A
Una resistencia de 22k
Otros:
Cinta negra.
Tijeras
Silicona
Una batería de 9 vl
Superficie de madera, etc.
Transistor 2N2222A
Resistencia de 22k
Interruptor
Batería de 9 vl
Alambre de cobre del calibre 8
Bombilla
Cable calibre 16.
Tubo pvc
7.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Enrollar el alambre en el tubo, debe de estar todo unido sin dejar espacios entre
ellos. Pegar el transistor con los números hacia arriba Pegar el interruptor en una parte de la esquina de la madera
8.-DATOS EXPERIMENTALES Circuito srcinal de tesla.
El transformador T1 carga al capacitor C1 y se establece una diferencia de potencial muy grande (alta tensión) entre las placas de éste. El voltaje tan elevado es capaz de romper la resistencia 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 nuevamente repitiendo el proceso. Así resulta un circuito oscilatorio de radiofrecuencia al que llamaremos circuito primario. La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria L2 (con mayor número de vueltas) la cual es resonante a la frecuencia natural del primario, esto es, que oscila a la misma frecuencia en que este
trabajando el circuito primario. El circuito oscilante secundario se forma con la inductancia de la bobina secundaria L2; y la capacidad distribuida en ella misma. Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Las ondas que se propagan en el medio hacen posible la ionización de los gases en su cercanía y la realización de diversos experimentos. La bobina de Tesla es un generador electromagnético que produce altas tensiones a frecuencias elevadas (radiofrecuencias). El transformador elevador carga al capacitor primario, que establece una diferencia de potencial muy grande (alta tensión) entre sus placas. El voltaje tan elevado entre las placas del explosor hace que se produzca en el aire a su alrededor una ionización, generando que en el núcleo de aire sea un buen conductor. De esta forma, la energía almacenada en el capacitor, se descarga por medio de la bobina primaria, estableciendo una corriente oscilante. El proceso se repite continuamente así obtenemos un circuito oscilatorio de radiofrecuencia .La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria, que oscila a la misma frecuencia que el circuito primario. La bobina secundaria produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes elevados. Las ondas en el medio hacen posible la ionización de los gases en su cercanía, con los cuales podemos observar diversos efectos.
Inducción magnética: es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.
Circuito proyecto Bobina de Tesla:
9.-RESULTADO En el momento de presionar el interruptor la energía fluye a través del transistor
a través de este se produce la carga de la bobina primaria. La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria
(con mayor número de vueltas) la cual oscila a la misma frecuencia en que está trabajando el circuito primario. Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnéticas de
muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Al acerca un bombillo al electrodo superior de la bobina de alto voltaje, se
observaran los efluvios internos provocados por la radiofrecuencia.
10.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES El sistema estuvo diseñado para funcionar en base a una bobina de Tesla que es
un circuito generador de descargas que utiliza elementos que aumentan de forma radical la frecuencia del voltaje, las diferencias de potenciales entre el ambiente y
la bobina producen descargas aéreas en tonos de longitud de onda bajos visibles del espectro electromagnético de la luz. La práctica realmente fue muy interesante, pudimos lograr crear el arco de alto
voltaje de nuestra bobina tipo tesla. Lo que pudimos ver en este experimento fue como logramos convertir la energía
eléctrica dando como resultado un fenómeno eléctrico el cual se llevó a cabo gracias al almacenador de energía a través de un transformador, que se transmitió como un rayo hacia la malla en la cual pudimos notar esas luces por las cuales se emitía la energía, pero también es peligroso porque pueden darnos toques, ya que se genera mucha energía. También podemos darnos cuenta que al poner un fluorescente se prende
instantáneamente sin conectarlo a la corriente.
RECOMENDACIONES
La bobina de tesla produce energía de alta tensión por lo que es recomendable usar guantes de material aislante para prevenir cualquier tipo de descarga eléctrica o contacto directo.
ANEXO
Bibliografía Hermes, E. (2015). PROYECTOS DE CIENCIAS
http://feria-ciencias-elvis.blogspot.pe/2015/12/construccion-bobina-de-tesla.html Wikipedia (s.f)
https://es.wikipedia.org/wiki/Electrizaci%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Bobina_de_Tesla Bobina de tesla (s.f)
http://bobinatesla24.blogspot.pe/
