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FACULTAD DE INGENIERIAS
ESCUELA DE INGENIERIA DE SEGURIDAD
INDUSTRIAL Y MINERA
ASIGNATURA: FISICA II
TEMA: LA BOBINA DE TESLA
CICLO:II
PROFESOR: LIC. JEISON I. MANCHEGO PALOMINO
INTEGRANTES:
FLORES CHECYA, GUIDO AMERICO
CASTILLO HUAMANI, JOHAN
VILLAVICENCIO ZEA, NOELIA
CRUZ CARPIO, GIANPOL
VALENCIA, KRISTEL
BARRIOS, ANDREA
AREQUIPA –PERU
2015
TITULO: LABOBINADE TESLA
ANTECEDENTES:
Una bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, Nikola
Tesla, quien la patentó en 1891 a la edad de 35 años. La bobina de Tesla está compuesta por una serie
de circuitos eléctricos resonantes acoplados. En realidad, Nikola Tesla experimentó con una gran
variedad de bobinas y configuraciones, de manera que es difícil describir un modo específico de
construcción que satisfaga a aquellos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las
bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean
descargas eléctricas con un alcance del orden de varios metros.
Primeras Bobinas
La revista American Electrician da una descripción de una de las primeras bobinas de Tesla, donde a
un vaso acumulador de cristal de 15 cm por 20 cm se le enrollan entre 60 y 80 vueltas de hilo del mayor
porcentaje posible de cobre Nº 18 AWG. Dentro de éste se sitúa una bobina primaria consistente en
unas 8 o 10 vueltas de hilo de cobre AWG Nº6, y el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite
de linaza o aceite mineral.1
Bobinas Tesla disruptivas
En la primavera de 1891, 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. Estas primeras bobinas usaban la acción
disruptiva de un explosor (spark-gap) en su funcionamiento. Dicho montaje puede ser duplicado por una
bobina Ruhmkorff, dos condensadores y una segunda bobina disruptiva, especialmente construida.2
La bobina de Ruhmkorff, alimentada a través de una fuente principal de corriente, se conectada a los
condensadores en serie por sus dos extremos. Un explosor se coloca en paralelo a la bobina Ruhmkorff
antes de los condensadores. Las puntas de descarga eran usualmente bolas metálicas con diámetros
inferiores a los 3 cm, aunque Tesla utilizó diferentes elementos para producir las descargas. Los
condensadores tenían un diseño especial, siendo pequeños con un gran aislamiento. Estos
condensadores consistían en placas móviles en aceite. Cuanto menor eran las placas, mayor era la
frecuencia de estas primeras bobinas. Las placas resultaban también útiles para eliminar la elevada
autoinductancia 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.3
Los condensadores se conectan a un circuito primario doble (cada bobina en serie con un condensador).
Estos son parte de la segunda bobina disruptiva construida especialmente. Cada primario tiene veinte
vueltas de cable cubierto por caucho Nº 16 B&S y están enrollados por separado en tubos de caucho
con un grosor no inferior a 3 mm. El secundario tiene 300 vueltas de cable magnético cubierto de seda
Nº 30 B&S, enrollado en un tubo de caucho y en sus extremos encajado en tubos de cristal o caucho.
Los primarios tienen que ser suficientemente largos como para estar holgados al colocar la segunda
bobina entre ambos. Los primarios deben cubrir alrededor de 5 cm del secundario. Debe colocarse una
división de caucho duro entre las bobinas primarias. Los extremos de las primarias que no están
conectados con los condensadores se dirigirán al explosor.4
En, System of Electric Lighting5 (23 de junio de 1891), Tesla describió esta primera bobina disruptiva.
Concebida con el propósito de convertir y suplir energía eléctrica en una forma adaptada a la producción
de ciertos nuevos fenómenos eléctricos, que requerían corrientes de mayores frecuencia y potencial.
También especificaba un mecanismo descargador y almacenador de energía en la primera parte de un
transformador de radiofrecuencia. Ésta es la primera aparición de una alimentación de corriente de RF
capaz de excitar una antena para emitir potente radiación electromagnética.
Otra de estas primeras bobinas Tesla fue protegida en 1897 por patente,6 Electrical Transformer. Este
transformador desarrollaba (o convertía) corrientes de alto potencial y constaba de bobinas primaria y
secundaria (opcionalmente, uno de los terminales de la secundaria podía estar conectada eléctricamente
con la primaria; similarmente a las modernas bobinas de encendido). Esta bobina Tesla tenía la
secundaria dentro y rodeada por las convoluciones de la primaria. Esta bobina Tesla constaba de
bobinas primaria y secundaria enrolladas en forma de espiral plana. El aparato estaba también
conectado a tierra cuando la bobina estaba en funcionamiento.
Bobinas posteriores
Tesla, en la patente System of Transmission of Electrical Energy y Apparatus for Transmission of
Electrical Energy,8 describió nuevas y útiles combinaciones empleadas en bobinas transformadoras.
Bobinas transmisoras o conductoras preparadas y excitadas para provocar corrientes u oscilaciones que
se propagaran por conducción a través del medio natural de un punto a otro punto remoto, y bobinas
receptoras de las señales transmitidas. Estas bobinas permitían producir corrientes de muy alto
potencial. Más tarde conseguiría Method of Signaling y System of Signaling,10 para bobinas con una
elevada capacitancia transmisiva con un electrodo a Tierra.
Algunas de estas bobinas posteriores fueron considerablemente mayores, y operadas a niveles de
potencia también mucho mayores. Cuando Tesla patentó un dispositivo en Apparatus for Transmitting
Electrical Energy,11 llamó al dispositivo un transformadorresonante autoregenerativo de alto voltaje con
núcleo de aire que genera alto voltaje a alta frecuencia. Sin embargo, esta frase ya no se usa. Los
dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde transformadores de alto voltaje, usando
bancos de condensadores de cristal de botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por
descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas
Tesla conseguían una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC resonantes, usando
transformadores con núcleo de aire. A diferencia de las transformadores convencionales, cuya ganancia
está limitada a la razón entre los números de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una
bobina Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de las inductancias secundaria y primaria.
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 originales de Tesla fueron diseñados para la comunicaciónsin 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 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 originales 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.
La mayoría de los transformadores aislados por aceite necesitan potentes aislantes en sus conexiones
para prevenir descargas en el aire. Posteriores versiones de la bobina de Tesla distribuyen su campo
eléctrico sobre una larga distancia para prevenir elevado stress eléctrico en el primer lugar, permitiendo
así operar libremente en aire.
Los terminales consisten en una estructura metálica con la forma de un toroide, cubierta con una placa
metálica circular de curvatura suave (formando una superficie conductora muy grande). Tesla usó en su
aparato más grande este tipo de elemento dentro de una cúpula. El terminal superior tiene relativa poca
capacitancia, cargado al mayor voltaje que es posible. La superficie exterior del conductor elevado es
donde principalmente se acumulala carga eléctrica. Posee un gran radio de curvatura, o está compuesto
por elementos separados los cuales, respecto a su propio radio de curvatura, están colocados cercanos
entre sí de tal forma que la superficie exterior resultante tiene un gran radio.
Este diseño permite al terminal soportar muy altos voltajes sin generar coronas o chispas. Tesla durante
su proceso de aplicación de patentes describió variados terminales resonadores para la parte superior
de sus bobinas posteriores12 La mayoría de las bobinas Tesla modernas usan toroides simples,
generalmente fabricados de metal fundido o de aluminio flexible, para controlar el intenso campo
eléctrico cerca de la parte superior de la secundaria y lanzar las chispas directamente fuera, lejos de los
arrollamientos primario y secundario.
Algunos de los trabajos de Tesla involucran un transformador de alta frecuencia, de núcleo de aire,
fuertemente acoplado, cuya salida alimenta una bobina resonante, algunas veces llamada “bobina
extra”, o simplemente una “secundaria superior”. El principio es que la energía se acumula en la bobina
superior resonante, y el papel del transformadorsecundario es llevado a cabo por la secundaria “inferior”;
Los papeles no están compartidos por un único secundario. Sistemas modernos de tres bobinas
generalmente o colocan la secundaria superior a cierta distancia del transformador, o lo hacen de un
diámetro considerablemente menor; no se busca acoplamiento magnético con la secundaria superior,
porque cada secundaria está diseñada específicamente para su papel.
En detalle, este circuito Tesla consiste en una bobina en relación inductiva cercana con un primario, y
una de las terminaciones conectada a una placa a tierra, mientras que la otra está dirigida a través de
una bobina de auto-inducción separada (cuya conexión debe ser hecha siempre a, o cerca de, el centro
geométrico de la bobina, para asegurar una distribución simétrica de la corriente), y de un cilindro
metálico que transporta la corriente al terminal. La bobina primaria puede ser excitada por cualquier
fuente de corriente de alta frecuencia deseada. El requerimiento importante es que los lados primario y
secundario deben estar ajustados a la misma frecuencia resonante para permitir transferencias
eficientes de energía entre los circuitos resonantes primario y secundario. Originalmente, un alternador
de alta frecuencia o un condensador de descarga eran usados para excitar la bobina primaria. Bobinas
Tesla modernas pueden usar tubos de vacío para excitar el primario y generar corriente de alta
frecuencia.
En el diseño de Tesla, el conductor a la terminal tiene la forma de un cilindro de suave superficie con
radio mucho mayor que el de las placas metálicas esféricas, y que se ensancha en la parte más baja en
un gancho (que está encajado para evitar pérdidas por corrientes de Foucault y por seguridad). La bobina
secundaria está enrollada en un tambor de material aislante, con sus vueltas muy cercanas entre sí.
Cuando el efecto de los pequeños radios de curvatura del cable es superado, la bobina secundaria
inferior se comporta como un conductor de gran radio de curvatura, correspondiendo al del tambor. El
final inferior de la bobina secundaria superior, si se desea, puede ser extendido hasta el terminal, hasta
algún lugar por debajo de la vuelta superior de la bobina primaria.
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: Hacer usos de la energía inalámbrica de TESLA como fuente de
energía inalambrica.
JUSTIFICACIÓN: En este proyecto usaremos la Bobina de Tesla aplicado a la utilización de la energía
inalámbrica. En la actualidad la tecnología a avanzado y vemos por todos lados aparatos electrónicos
de última generación que hacen uso de la corriente eléctrica comosu fuente de energía, así mismoestos
aparatos son conectados a la luz en nuestras casas para poder funcionar. El uso de celulares se ha
vuelto indispensable en la actualidad pero muchas veces cuando salimos y nos encontramos en la calle
este aparato se queda sin energía para su funcionamiento, ante este problema haciendo uso de la
Bobina de tesla pretendemos cargar inalámbricamente un celular o cualquier aparato electrónico sin
tener que enchufarlo a una corriente eléctrica.
OBJETIVOS:
Demostrar que mediante la utilización de la Bobina de Tesla podemos aprovechar la energía que irradia
este sistema para cargar o transportar energía inalámbrica.
ALCANCES Y LIMITACIONES: Este proyecto puede ser utilizado dentro y fuera nuestras casas, es
decir interna y externamente, su función es proveer de energía a nuestros aparatos electrónicos
inalámbricamente sin conexiones.
PROCEDIMIENTO:
Considera el tamaño de la bobina y el lugar en que la vas a colocar, antes de construirla.
Aprender la terminología que necesitarás conocer.
Reunir las partes que necesitarás.
Escoger tu transformador de fuente de alimentación.
Diseña el montaje de la brecha de la chispa.
Construye la bobina inductora primaria.
Conecta el capacitor primario, el montaje de la chispa y la bobina primaria juntos.
Construye la bobina inductora secundaria
Haz el capacitor secundario.
Une el capacitor secundario con la bobina inductora primaria.
Construye el ahogador de pulsos.
Ensambla los componentes.
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES:
Método 1 de 2: Planificación de una bobina de Tesla
Considera el tamaño de la bobina y el lugar en que la vas a colocar, antes de construirla. Puedes
construir una bobina de Tesla tan grande como tu presupuesto lo permita. Sin embargo, la chispa en
forma de rayo de la bobina de Tesla genera calor y expande el aire a su alrededor (en esencia, crea un
trueno). Sus campos eléctricos pueden también causar estragos en los dispositivos electrónicos, por eso
quizá quieras construir y hacer funcionar tu bobina de Tesla en un lugar donde no perturbe, tal como un
garaje o un taller.[2]
Para imaginar cuán grande es el tamaño de la chispa que puedes provocar o cuánta potencia necesitas
para hacer que funcione, divide la longitud del alcance de la chispa entre 1,7 y eleva ese número al
cuadrado para calcular la potencia de entrada en vatios (y a la inversa, para calcular el alcance de la
chispa, multiplica la raíz cuadrada de la potencia en vatios por 1,7). Una bobina de Tesla que crea un
chispa de alcance de 1,5 m (60 pulgadas) requeriría 1246 vatios (una bobina de Tesla que use una
fuente de potencia de 1 kw, generaría una chispa de un alcance aproximado de 1,37 m (54 pulgadas).
Aprende la terminología que necesitarás conocer. Para diseñar y construir una bobina de Tesla hay
que comprender ciertos tecnicismos científicos y unidades de medida. Los siguientes son algunos de los
términos que necesitarás conocer:
Capacitancia: es la capacidad de almacenar carga eléctrica o la cantidad de carga eléctrica almacenada
para un voltaje dado. Un dispositivo diseñado para almacenar carga eléctrica se llama "capacitor" (o
condensador eléctrico). La unidad de medida de la capacitancia es el faradio (F). Un faradio se define
como 1 ampere-segundo (coulomb) por voltio. Comúnmente, la capacitancia se mide en unidades más
pequeñas, como los microfaradios (uF), que es la millonésima parte de un faradio, o en pico faradios (pF
y a veces se lee "puff"), la billonésima parte de un faradio.
Inductancia, o auto-inductancia: se refiere a cuánto voltaje un circuito eléctrico lleva por cantidad de
corriente en el circuito (las líneas de potencia de alta tensión, las cuales llevan altos voltajes pero con
bajas corrientes, tienen alta inductancia). La unidad de medida de la inductancia es el Henry (H). Un
Henry se define como 1 voltio-segundo por unidad de corriente (ampere). Comúnmente, la inductancia
se mide en unidades más pequeñas, tales como el milihenry (mH), la milésima parte de un Henry, o el
microhenry (uH), la millonésima parte de un Henry.
Frecuencia resonante, o frecuencia de resonancia: es la frecuencia a la cual la resistencia para transferir
la energía, es mínima (para una bobina de Tesla, este es el punto de operación óptimo para transferir
energía eléctrica entre las bobinas primaria y secundaria). La unidad de medida para la frecuencia es el
hertz (Hz), definido comoun ciclo por segundo. De forma común, la frecuencia de resonancia se expresa
en kilohertz (kHz), siendo 1 kHz igual a 1000 Hz.
Reúne las partes que necesitarás. Necesitarás un trasformador de fuente de corriente, un capacitor
primario de alta capacitancia, un montaje para la brecha de la chispa, una bobina inductora primaria de
baja inductancia, una bobina inductora secundaria de alta impedancia, un capacitor secundario de baja
capacitancia y algo para suprimir,o sofocar,el ruido del pulso de alta frecuencia creado cuando la bobina
de Tesla opere. Para más información sobre las partes, lee la sección "Construcción de una bobina de
Tesla" a continuación.
La fuente de alimentación o transformador alimenta potencia a la primaria, o circuito tanque, el cual
conecta el capacitor primario, la bobina inductora primaria y el montaje de la brecha de la chispa. La
bobina inductora primaria se coloca junto a, pero no cableada con, la bobina inductora del circuito
secundario, el cual está conectado al capacitor secundario. Una vez que el capacitor secundario ha
acumulado suficiente carga eléctrica, produce la descarga de serpentinas de electricidad (rayos).
Método 2 de 2: Construcción de una bobina de Tesla
Escoge tu transformador de fuente de alimentación. Este determina cuán grande puedes hacer tu
bobina de Tesla. La mayoría de las bobinas de Tesla operan con un transformador que tiene un voltaje
de salida entre 5.000 y 15.000 voltios a una corriente entre 30 y 100 miliamperes. Puedes obtener un
transformador de un almacén de excedentes de una universidad, por Internet o de lo que desecha de
un letrero de neón.[4]
Haz el capacitor primario. La mejor manera de crear este capacitor es conectar una cantidad de
capacitores pequeños en serie, de forma que cada capacitor maneje partes iguales del voltaje total del
circuito primario (esto requiere que cada capacitor individual tenga la misma capacitancia que los otros
capacitores en serie). Este tipo de capacitor es llamado "multi-mini-capacitor" o "MMC".
Los capacitores pequeños y sus resistores asociados se pueden obtener de las tiendas de suministros
de electrónica o recuperar los capacitores de cerámica de los televisores usados. También los puedes
construir a partir de polietileno y láminas de aluminio.
Para maximizar la potencia de salida, el capacitor primario debe poder alcanzar su capacitancia total
cada medio ciclo de la frecuencia de la potencia que es suministrada (para una fuente de potencia de
60 Hz, esto significa 120 veces cada segundo).
Diseña elmontaje de la brecha de la chispa. Si vas a planificar una sola brecha de chispa, necesitarás
pernos de metal de al menos 6 mm (¼ pulgada) de espesor para que pueda soportar el calor generado
por la descarga eléctrica entre las chispas. También puedes conectar múltiples brechas de chispas en
serie, usar una rotatoria o un golpe de aire comprimido entre las chispas para moderar la temperatura
(se puede usar una aspiradora vieja para el golpe de aire).
Construye la bobina inductora primaria. La bobina en sí será hecha de alambre, pero necesitarás
enrollar el alambre en forma de espiral. El alambre debe ser esmaltado en cobre, el que podrás obtener
de una tienda de suministros eléctricos o recuperando el cable de salida de algún aparato en desuso. El
núcleo alrededor del cual enrolles el cable debe ser cilíndrico, como un tubo plástico, o cónico, como
una vieja pantalla.
La longitud del alambre determina la inductancia de la bobina primaria. Esta debe tener una
inductancia baja, por eso utilizarás comparativamente poco cable para hacerla. Puedes usar una sección
no continua de cable para la bobina primaria, de forma que puedas enganchar tantas secciones como
las que se necesiten para ajustar la inductancia sobre la marcha.
Conecta el capacitor primario, el montaje de la chispa y la bobina primaria juntos. Esto completa
el circuito primario.
Construye la bobina inductora secundaria. Como la bobina primaria, tendrás que enrollar alambre
alrededor de un núcleo cilíndrico. La bobina secundaria tiene que tener la misma frecuencia de
resonancia que la bobina primaria para que la bobina de Tesla opere eficientemente. Sin embargo, la
bobina secundaria tiene que ser más alta o larga que la primaria, porque tiene que tener una mayor
inductancia, asícomo para prevenir cualquier descarga eléctrica desde el circuito secundario, que puede
alcanzar y quemar el circuito primario.
Si careces de materiales para hacer el circuito secundario lo suficientemente grande, lo puedes
compensar construyendo un riel (esencialmente un pararrayos) para proteger el circuito primario, pero
esto implicará que la mayor parte de la descarga de la bobina de Tesla caerá sobre el riel y no saltará
en el aire.
Haz el capacitor secundario. El capacitor secundario, o terminal de descarga, puede ser cualquier forma
redonda, pero las dos más populares el toro (anillo o forma de rosquilla) y la esfera.
Une el capacitor secundario con la bobina inductora primaria. Esto completa el circuito secundario.
Tu circuito secundario debe estar aterrado separadamente de la tierra de los circuitos que suministran
la alimentación al transformador de la casa para evitar un flujo de corriente eléctrica que vaya desde la
bobina de Tesla a la tierra de los circuitos de tu casa, lo que posiblemente quemaría todo lo que esté
conectado en los enchufes. Enterrar un pincho de metal es una buena manera de lograr el aterrado sin
riesgos.
Construye el ahogador de pulsos. Estos son pequeños inductores que impiden que los pulsos creados
por el ensamblaje de la chispa destruyan la fuente de alimentación. Puedes hacer uno enrollando
alambre de cobre fino en un tubo estrecho, tal como un bolígrafo.
Ensambla los componentes. Coloca los circuitos primario y secundario uno al lado del otro, y conecta la
fuente de alimentación al circuito primario, a través de los ahogadores. Una vez que hayas enchufado
el transformador, tu bobina de Tesla estará lista.
Si la bobina primaria es de un diámetro suficientemente grande, la bobina secundaria puede colocarse
en su interior.
CRONOGRAMA: 2 semanas
1 semana:
 Búsqueda de materiales para la construcción del proyecto.
 Revisión de la teoría básica para la construcción.
2 semana:
 Elaboración del proyecto.
 Primera prueba del proyecto.
 Segunda prueba del proyecto.
 Prueba final.
PRESUPUESTO: (Aun no estimado: Aproximadamente 100 nuevos soles)
Capacitor o condensador
Tubo de plástico de PVC
Tornillos y tuercas de 1/4"
4 arcos metálicos
8 metros de alambre de cobre No. 12 o 14
3 metros de alambre de cobre más grueso forrado de plástico No. 8
Tubos de bolígrafo y Alambre esmaltado
BIBLIOGRAFIA:
http://bobinatesla24.blogspot.pe/2012/05/h-introduccion-en-este-proyecto-nos.html
http://es.wikihow.com/hacer-una-bobina-de-Tesla
http://www.danielesparza.net/home/espanol/index.php/proyectos/4-instructivo-bobina-tesla
https://www.youtube.com/watch?v=fEUjs5xsM_g
ANEXO:
Proyecto bobina de tesla

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Proyecto bobina de tesla

  • 1. FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA DE INGENIERIA DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y MINERA ASIGNATURA: FISICA II TEMA: LA BOBINA DE TESLA CICLO:II PROFESOR: LIC. JEISON I. MANCHEGO PALOMINO INTEGRANTES: FLORES CHECYA, GUIDO AMERICO CASTILLO HUAMANI, JOHAN VILLAVICENCIO ZEA, NOELIA CRUZ CARPIO, GIANPOL VALENCIA, KRISTEL BARRIOS, ANDREA AREQUIPA –PERU 2015
  • 2. TITULO: LABOBINADE TESLA ANTECEDENTES: Una bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, Nikola Tesla, quien la patentó en 1891 a la edad de 35 años. La bobina de Tesla está compuesta por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. En realidad, Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones, de manera que es difícil describir un modo específico de construcción que satisfaga a aquellos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas con un alcance del orden de varios metros. Primeras Bobinas La revista American Electrician da una descripción de una de las primeras bobinas de Tesla, donde a un vaso acumulador de cristal de 15 cm por 20 cm se le enrollan entre 60 y 80 vueltas de hilo del mayor porcentaje posible de cobre Nº 18 AWG. Dentro de éste se sitúa una bobina primaria consistente en unas 8 o 10 vueltas de hilo de cobre AWG Nº6, y el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite de linaza o aceite mineral.1 Bobinas Tesla disruptivas En la primavera de 1891, 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. Estas primeras bobinas usaban la acción disruptiva de un explosor (spark-gap) en su funcionamiento. Dicho montaje puede ser duplicado por una bobina Ruhmkorff, dos condensadores y una segunda bobina disruptiva, especialmente construida.2 La bobina de Ruhmkorff, alimentada a través de una fuente principal de corriente, se conectada a los condensadores en serie por sus dos extremos. Un explosor se coloca en paralelo a la bobina Ruhmkorff antes de los condensadores. Las puntas de descarga eran usualmente bolas metálicas con diámetros inferiores a los 3 cm, aunque Tesla utilizó diferentes elementos para producir las descargas. Los condensadores tenían un diseño especial, siendo pequeños con un gran aislamiento. Estos condensadores consistían en placas móviles en aceite. Cuanto menor eran las placas, mayor era la
  • 3. frecuencia de estas primeras bobinas. Las placas resultaban también útiles para eliminar la elevada autoinductancia 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.3 Los condensadores se conectan a un circuito primario doble (cada bobina en serie con un condensador). Estos son parte de la segunda bobina disruptiva construida especialmente. Cada primario tiene veinte vueltas de cable cubierto por caucho Nº 16 B&S y están enrollados por separado en tubos de caucho con un grosor no inferior a 3 mm. El secundario tiene 300 vueltas de cable magnético cubierto de seda Nº 30 B&S, enrollado en un tubo de caucho y en sus extremos encajado en tubos de cristal o caucho. Los primarios tienen que ser suficientemente largos como para estar holgados al colocar la segunda bobina entre ambos. Los primarios deben cubrir alrededor de 5 cm del secundario. Debe colocarse una división de caucho duro entre las bobinas primarias. Los extremos de las primarias que no están conectados con los condensadores se dirigirán al explosor.4 En, System of Electric Lighting5 (23 de junio de 1891), Tesla describió esta primera bobina disruptiva. Concebida con el propósito de convertir y suplir energía eléctrica en una forma adaptada a la producción de ciertos nuevos fenómenos eléctricos, que requerían corrientes de mayores frecuencia y potencial. También especificaba un mecanismo descargador y almacenador de energía en la primera parte de un transformador de radiofrecuencia. Ésta es la primera aparición de una alimentación de corriente de RF capaz de excitar una antena para emitir potente radiación electromagnética. Otra de estas primeras bobinas Tesla fue protegida en 1897 por patente,6 Electrical Transformer. Este transformador desarrollaba (o convertía) corrientes de alto potencial y constaba de bobinas primaria y secundaria (opcionalmente, uno de los terminales de la secundaria podía estar conectada eléctricamente con la primaria; similarmente a las modernas bobinas de encendido). Esta bobina Tesla tenía la secundaria dentro y rodeada por las convoluciones de la primaria. Esta bobina Tesla constaba de bobinas primaria y secundaria enrolladas en forma de espiral plana. El aparato estaba también conectado a tierra cuando la bobina estaba en funcionamiento. Bobinas posteriores
  • 4. Tesla, en la patente System of Transmission of Electrical Energy y Apparatus for Transmission of Electrical Energy,8 describió nuevas y útiles combinaciones empleadas en bobinas transformadoras. Bobinas transmisoras o conductoras preparadas y excitadas para provocar corrientes u oscilaciones que se propagaran por conducción a través del medio natural de un punto a otro punto remoto, y bobinas receptoras de las señales transmitidas. Estas bobinas permitían producir corrientes de muy alto potencial. Más tarde conseguiría Method of Signaling y System of Signaling,10 para bobinas con una elevada capacitancia transmisiva con un electrodo a Tierra. Algunas de estas bobinas posteriores fueron considerablemente mayores, y operadas a niveles de potencia también mucho mayores. Cuando Tesla patentó un dispositivo en Apparatus for Transmitting Electrical Energy,11 llamó al dispositivo un transformadorresonante autoregenerativo de alto voltaje con núcleo de aire que genera alto voltaje a alta frecuencia. Sin embargo, esta frase ya no se usa. Los dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde transformadores de alto voltaje, usando bancos de condensadores de cristal de botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas Tesla conseguían una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC resonantes, usando transformadores con núcleo de aire. A diferencia de las transformadores convencionales, cuya ganancia está limitada a la razón entre los números de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una bobina Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de las inductancias secundaria y primaria. 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 originales de Tesla fueron diseñados para la comunicaciónsin 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 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
  • 5. “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 originales 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. La mayoría de los transformadores aislados por aceite necesitan potentes aislantes en sus conexiones para prevenir descargas en el aire. Posteriores versiones de la bobina de Tesla distribuyen su campo eléctrico sobre una larga distancia para prevenir elevado stress eléctrico en el primer lugar, permitiendo así operar libremente en aire. Los terminales consisten en una estructura metálica con la forma de un toroide, cubierta con una placa metálica circular de curvatura suave (formando una superficie conductora muy grande). Tesla usó en su aparato más grande este tipo de elemento dentro de una cúpula. El terminal superior tiene relativa poca capacitancia, cargado al mayor voltaje que es posible. La superficie exterior del conductor elevado es donde principalmente se acumulala carga eléctrica. Posee un gran radio de curvatura, o está compuesto por elementos separados los cuales, respecto a su propio radio de curvatura, están colocados cercanos entre sí de tal forma que la superficie exterior resultante tiene un gran radio. Este diseño permite al terminal soportar muy altos voltajes sin generar coronas o chispas. Tesla durante su proceso de aplicación de patentes describió variados terminales resonadores para la parte superior
  • 6. de sus bobinas posteriores12 La mayoría de las bobinas Tesla modernas usan toroides simples, generalmente fabricados de metal fundido o de aluminio flexible, para controlar el intenso campo eléctrico cerca de la parte superior de la secundaria y lanzar las chispas directamente fuera, lejos de los arrollamientos primario y secundario. Algunos de los trabajos de Tesla involucran un transformador de alta frecuencia, de núcleo de aire, fuertemente acoplado, cuya salida alimenta una bobina resonante, algunas veces llamada “bobina extra”, o simplemente una “secundaria superior”. El principio es que la energía se acumula en la bobina superior resonante, y el papel del transformadorsecundario es llevado a cabo por la secundaria “inferior”; Los papeles no están compartidos por un único secundario. Sistemas modernos de tres bobinas generalmente o colocan la secundaria superior a cierta distancia del transformador, o lo hacen de un diámetro considerablemente menor; no se busca acoplamiento magnético con la secundaria superior, porque cada secundaria está diseñada específicamente para su papel. En detalle, este circuito Tesla consiste en una bobina en relación inductiva cercana con un primario, y una de las terminaciones conectada a una placa a tierra, mientras que la otra está dirigida a través de una bobina de auto-inducción separada (cuya conexión debe ser hecha siempre a, o cerca de, el centro geométrico de la bobina, para asegurar una distribución simétrica de la corriente), y de un cilindro metálico que transporta la corriente al terminal. La bobina primaria puede ser excitada por cualquier fuente de corriente de alta frecuencia deseada. El requerimiento importante es que los lados primario y secundario deben estar ajustados a la misma frecuencia resonante para permitir transferencias eficientes de energía entre los circuitos resonantes primario y secundario. Originalmente, un alternador de alta frecuencia o un condensador de descarga eran usados para excitar la bobina primaria. Bobinas Tesla modernas pueden usar tubos de vacío para excitar el primario y generar corriente de alta frecuencia. En el diseño de Tesla, el conductor a la terminal tiene la forma de un cilindro de suave superficie con radio mucho mayor que el de las placas metálicas esféricas, y que se ensancha en la parte más baja en un gancho (que está encajado para evitar pérdidas por corrientes de Foucault y por seguridad). La bobina secundaria está enrollada en un tambor de material aislante, con sus vueltas muy cercanas entre sí. Cuando el efecto de los pequeños radios de curvatura del cable es superado, la bobina secundaria inferior se comporta como un conductor de gran radio de curvatura, correspondiendo al del tambor. El
  • 7. final inferior de la bobina secundaria superior, si se desea, puede ser extendido hasta el terminal, hasta algún lugar por debajo de la vuelta superior de la bobina primaria. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: Hacer usos de la energía inalámbrica de TESLA como fuente de energía inalambrica. JUSTIFICACIÓN: En este proyecto usaremos la Bobina de Tesla aplicado a la utilización de la energía inalámbrica. En la actualidad la tecnología a avanzado y vemos por todos lados aparatos electrónicos de última generación que hacen uso de la corriente eléctrica comosu fuente de energía, así mismoestos aparatos son conectados a la luz en nuestras casas para poder funcionar. El uso de celulares se ha vuelto indispensable en la actualidad pero muchas veces cuando salimos y nos encontramos en la calle este aparato se queda sin energía para su funcionamiento, ante este problema haciendo uso de la Bobina de tesla pretendemos cargar inalámbricamente un celular o cualquier aparato electrónico sin tener que enchufarlo a una corriente eléctrica. OBJETIVOS: Demostrar que mediante la utilización de la Bobina de Tesla podemos aprovechar la energía que irradia este sistema para cargar o transportar energía inalámbrica. ALCANCES Y LIMITACIONES: Este proyecto puede ser utilizado dentro y fuera nuestras casas, es decir interna y externamente, su función es proveer de energía a nuestros aparatos electrónicos inalámbricamente sin conexiones. PROCEDIMIENTO: Considera el tamaño de la bobina y el lugar en que la vas a colocar, antes de construirla. Aprender la terminología que necesitarás conocer. Reunir las partes que necesitarás. Escoger tu transformador de fuente de alimentación. Diseña el montaje de la brecha de la chispa. Construye la bobina inductora primaria. Conecta el capacitor primario, el montaje de la chispa y la bobina primaria juntos. Construye la bobina inductora secundaria Haz el capacitor secundario.
  • 8. Une el capacitor secundario con la bobina inductora primaria. Construye el ahogador de pulsos. Ensambla los componentes. DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES: Método 1 de 2: Planificación de una bobina de Tesla Considera el tamaño de la bobina y el lugar en que la vas a colocar, antes de construirla. Puedes construir una bobina de Tesla tan grande como tu presupuesto lo permita. Sin embargo, la chispa en forma de rayo de la bobina de Tesla genera calor y expande el aire a su alrededor (en esencia, crea un trueno). Sus campos eléctricos pueden también causar estragos en los dispositivos electrónicos, por eso quizá quieras construir y hacer funcionar tu bobina de Tesla en un lugar donde no perturbe, tal como un garaje o un taller.[2] Para imaginar cuán grande es el tamaño de la chispa que puedes provocar o cuánta potencia necesitas para hacer que funcione, divide la longitud del alcance de la chispa entre 1,7 y eleva ese número al cuadrado para calcular la potencia de entrada en vatios (y a la inversa, para calcular el alcance de la chispa, multiplica la raíz cuadrada de la potencia en vatios por 1,7). Una bobina de Tesla que crea un chispa de alcance de 1,5 m (60 pulgadas) requeriría 1246 vatios (una bobina de Tesla que use una fuente de potencia de 1 kw, generaría una chispa de un alcance aproximado de 1,37 m (54 pulgadas). Aprende la terminología que necesitarás conocer. Para diseñar y construir una bobina de Tesla hay que comprender ciertos tecnicismos científicos y unidades de medida. Los siguientes son algunos de los términos que necesitarás conocer: Capacitancia: es la capacidad de almacenar carga eléctrica o la cantidad de carga eléctrica almacenada para un voltaje dado. Un dispositivo diseñado para almacenar carga eléctrica se llama "capacitor" (o condensador eléctrico). La unidad de medida de la capacitancia es el faradio (F). Un faradio se define como 1 ampere-segundo (coulomb) por voltio. Comúnmente, la capacitancia se mide en unidades más pequeñas, como los microfaradios (uF), que es la millonésima parte de un faradio, o en pico faradios (pF y a veces se lee "puff"), la billonésima parte de un faradio.
  • 9. Inductancia, o auto-inductancia: se refiere a cuánto voltaje un circuito eléctrico lleva por cantidad de corriente en el circuito (las líneas de potencia de alta tensión, las cuales llevan altos voltajes pero con bajas corrientes, tienen alta inductancia). La unidad de medida de la inductancia es el Henry (H). Un Henry se define como 1 voltio-segundo por unidad de corriente (ampere). Comúnmente, la inductancia se mide en unidades más pequeñas, tales como el milihenry (mH), la milésima parte de un Henry, o el microhenry (uH), la millonésima parte de un Henry. Frecuencia resonante, o frecuencia de resonancia: es la frecuencia a la cual la resistencia para transferir la energía, es mínima (para una bobina de Tesla, este es el punto de operación óptimo para transferir energía eléctrica entre las bobinas primaria y secundaria). La unidad de medida para la frecuencia es el hertz (Hz), definido comoun ciclo por segundo. De forma común, la frecuencia de resonancia se expresa en kilohertz (kHz), siendo 1 kHz igual a 1000 Hz. Reúne las partes que necesitarás. Necesitarás un trasformador de fuente de corriente, un capacitor primario de alta capacitancia, un montaje para la brecha de la chispa, una bobina inductora primaria de baja inductancia, una bobina inductora secundaria de alta impedancia, un capacitor secundario de baja capacitancia y algo para suprimir,o sofocar,el ruido del pulso de alta frecuencia creado cuando la bobina de Tesla opere. Para más información sobre las partes, lee la sección "Construcción de una bobina de Tesla" a continuación. La fuente de alimentación o transformador alimenta potencia a la primaria, o circuito tanque, el cual conecta el capacitor primario, la bobina inductora primaria y el montaje de la brecha de la chispa. La bobina inductora primaria se coloca junto a, pero no cableada con, la bobina inductora del circuito secundario, el cual está conectado al capacitor secundario. Una vez que el capacitor secundario ha acumulado suficiente carga eléctrica, produce la descarga de serpentinas de electricidad (rayos). Método 2 de 2: Construcción de una bobina de Tesla Escoge tu transformador de fuente de alimentación. Este determina cuán grande puedes hacer tu bobina de Tesla. La mayoría de las bobinas de Tesla operan con un transformador que tiene un voltaje de salida entre 5.000 y 15.000 voltios a una corriente entre 30 y 100 miliamperes. Puedes obtener un transformador de un almacén de excedentes de una universidad, por Internet o de lo que desecha de un letrero de neón.[4] Haz el capacitor primario. La mejor manera de crear este capacitor es conectar una cantidad de capacitores pequeños en serie, de forma que cada capacitor maneje partes iguales del voltaje total del circuito primario (esto requiere que cada capacitor individual tenga la misma capacitancia que los otros capacitores en serie). Este tipo de capacitor es llamado "multi-mini-capacitor" o "MMC".
  • 10. Los capacitores pequeños y sus resistores asociados se pueden obtener de las tiendas de suministros de electrónica o recuperar los capacitores de cerámica de los televisores usados. También los puedes construir a partir de polietileno y láminas de aluminio. Para maximizar la potencia de salida, el capacitor primario debe poder alcanzar su capacitancia total cada medio ciclo de la frecuencia de la potencia que es suministrada (para una fuente de potencia de 60 Hz, esto significa 120 veces cada segundo). Diseña elmontaje de la brecha de la chispa. Si vas a planificar una sola brecha de chispa, necesitarás pernos de metal de al menos 6 mm (¼ pulgada) de espesor para que pueda soportar el calor generado por la descarga eléctrica entre las chispas. También puedes conectar múltiples brechas de chispas en serie, usar una rotatoria o un golpe de aire comprimido entre las chispas para moderar la temperatura (se puede usar una aspiradora vieja para el golpe de aire). Construye la bobina inductora primaria. La bobina en sí será hecha de alambre, pero necesitarás enrollar el alambre en forma de espiral. El alambre debe ser esmaltado en cobre, el que podrás obtener de una tienda de suministros eléctricos o recuperando el cable de salida de algún aparato en desuso. El núcleo alrededor del cual enrolles el cable debe ser cilíndrico, como un tubo plástico, o cónico, como una vieja pantalla. La longitud del alambre determina la inductancia de la bobina primaria. Esta debe tener una inductancia baja, por eso utilizarás comparativamente poco cable para hacerla. Puedes usar una sección no continua de cable para la bobina primaria, de forma que puedas enganchar tantas secciones como las que se necesiten para ajustar la inductancia sobre la marcha. Conecta el capacitor primario, el montaje de la chispa y la bobina primaria juntos. Esto completa el circuito primario. Construye la bobina inductora secundaria. Como la bobina primaria, tendrás que enrollar alambre alrededor de un núcleo cilíndrico. La bobina secundaria tiene que tener la misma frecuencia de resonancia que la bobina primaria para que la bobina de Tesla opere eficientemente. Sin embargo, la bobina secundaria tiene que ser más alta o larga que la primaria, porque tiene que tener una mayor inductancia, asícomo para prevenir cualquier descarga eléctrica desde el circuito secundario, que puede alcanzar y quemar el circuito primario. Si careces de materiales para hacer el circuito secundario lo suficientemente grande, lo puedes compensar construyendo un riel (esencialmente un pararrayos) para proteger el circuito primario, pero esto implicará que la mayor parte de la descarga de la bobina de Tesla caerá sobre el riel y no saltará en el aire.
  • 11. Haz el capacitor secundario. El capacitor secundario, o terminal de descarga, puede ser cualquier forma redonda, pero las dos más populares el toro (anillo o forma de rosquilla) y la esfera. Une el capacitor secundario con la bobina inductora primaria. Esto completa el circuito secundario. Tu circuito secundario debe estar aterrado separadamente de la tierra de los circuitos que suministran la alimentación al transformador de la casa para evitar un flujo de corriente eléctrica que vaya desde la bobina de Tesla a la tierra de los circuitos de tu casa, lo que posiblemente quemaría todo lo que esté conectado en los enchufes. Enterrar un pincho de metal es una buena manera de lograr el aterrado sin riesgos. Construye el ahogador de pulsos. Estos son pequeños inductores que impiden que los pulsos creados por el ensamblaje de la chispa destruyan la fuente de alimentación. Puedes hacer uno enrollando alambre de cobre fino en un tubo estrecho, tal como un bolígrafo. Ensambla los componentes. Coloca los circuitos primario y secundario uno al lado del otro, y conecta la fuente de alimentación al circuito primario, a través de los ahogadores. Una vez que hayas enchufado el transformador, tu bobina de Tesla estará lista. Si la bobina primaria es de un diámetro suficientemente grande, la bobina secundaria puede colocarse en su interior. CRONOGRAMA: 2 semanas 1 semana:  Búsqueda de materiales para la construcción del proyecto.  Revisión de la teoría básica para la construcción. 2 semana:  Elaboración del proyecto.  Primera prueba del proyecto.  Segunda prueba del proyecto.  Prueba final. PRESUPUESTO: (Aun no estimado: Aproximadamente 100 nuevos soles) Capacitor o condensador Tubo de plástico de PVC
  • 12. Tornillos y tuercas de 1/4" 4 arcos metálicos 8 metros de alambre de cobre No. 12 o 14 3 metros de alambre de cobre más grueso forrado de plástico No. 8 Tubos de bolígrafo y Alambre esmaltado BIBLIOGRAFIA: http://bobinatesla24.blogspot.pe/2012/05/h-introduccion-en-este-proyecto-nos.html http://es.wikihow.com/hacer-una-bobina-de-Tesla http://www.danielesparza.net/home/espanol/index.php/proyectos/4-instructivo-bobina-tesla https://www.youtube.com/watch?v=fEUjs5xsM_g ANEXO: