Bobina de Tesla

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<p>Bobina de TeslaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda</p> <p>Descarga producida por una bobina tesla, simulando un rayo, en Questacon, el National Science and Technology centre (Centro Nacional de Ciencia y Tecnologa) en Canberra, Australia.</p> <p>Una bobina de Tesla (tambin simplemente: bobina Tesla) es un tipo de transformador resonante, llamado as en honor a su inventor, Nikola Tesla. Las bobinas de Tesla estn compuestas por una serie de circuitos elctricos resonantes acoplados. En realidad Nikola Tesla experiment con una gran variedad de bobinas y configuraciones, as que es difcil describir un modo especfico de construccin que satisfaga a aqullos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varan en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas elctricas de alcances del orden de metros, lo que las hace muy espectaculares.</p> <p>Contenido[ocultar]</p> <p>1 Historia o 1.1 Primeras bobinas o 1.2 Bobinas Tesla disruptivas o 1.3 Bobinas posteriores 2 Uso y produccin o 2.1 Transmisin o 2.2 Seguridad y precauciones o 2.3 Descargas areas o 2.4 Recepcin 3 El mito del efecto pelicular o piel (skin effect) 4 Casos y dispositivos 5 Popularidad o 5.1 En la ficcin 6 Referencias 7 Enlaces externos</p> <p>[editar] Historia[editar] Primeras bobinas</p> <p>El American Electrician da una descripcin magntica o de su misma magnitud, de una de las primeras bobinas Tesla, donde un vaso acumulador de cristal de 15 cm por 20 cm es enrollado con entre 60 y 80 vueltas de alambre del mayor porcentaje cobre No. 18 B &amp; S. Dentro de ste se sita una bobina primaria consistente en entre 8 y 10 vueltas de cable AWG No. 6 B &amp; S, y el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite de linaza o aceite mineralda.1[editar] Bobinas Tesla disruptivas</p> <p>En la primavera de 1891, Tesla realiz una serie de demostraciones con varias mquinas ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia College. Continuando las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de William Crookes, Tesla dise y construy una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la accin disruptiva de un explosor (sparkgap) 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 travs de una fuente principal de corriente, es 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 metlicas con dimetros inferiores a los 3 cm, aunque Tesla utiliz diferentes elementos para producir las descargas. Los condensadores tenan un diseo especial, siendo pequeos con un gran aislamiento. Estos condensadores consistan en placas mviles en aceite. Cuanto menor eran las placas, mayor era la frecuencia de estas</p> <p>primeras bobinas. Las placas resultaban tambin tiles para eliminar la elevada autoinductancia de la bobina secundaria, aadiendo capacidad a sta. Tambin se colocaban placas de mica en el explosor para establecer un chorro de aire a travs de l. Esto ayudaba a extinguir el arco elctrico, haciendo la descarga ms abrupta. Una rfaga de aire se usaba tambin 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 &amp; S y estn enrollados por separado en tubos de caucho con un grosor no inferior a 3 mm. El secundario tiene 300 vueltas de cable magntico cubierto de seda No. 30 B &amp; 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 divisin de caucho duro entre las bobinas primarias. Los extremos de las primarias que no estn conectados con los condensadores se dirigirn al explosor.4 En, System of Electric Lighting5 (23 de junio de 1891), Tesla describi esta primera bobina disruptiva. Concebida con el propsito de convertir y suplir energa elctrica en una forma adaptada a la produccin de ciertos nuevos fenmenos elctricos, que requeran corrientes de mayores frecuencia y potencial. Tambin especificaba un mecanismo descargador y almacenador de energa en la primera parte de un transformador de radiofrecuencia. sta es la primera aparicin de una alimentacin de corriente de RF capaz de excitar una antena para emitir potente radiacin electromagntica. Otra de estas primeras bobinas Tesla fue protegida en 1897 por patente,6 Electrical Transformer. Este transformador desarrollaba (o converta) corrientes de alto potencial y constaba de bobinas primaria y secundaria (opcionalmente, uno de los terminales de la secundaria poda estar conectada elctricamente con la primaria; similarmente a las modernas bobinas de encendido). Esta bobina Tesla tena la secundaria dentro de 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 tambin conectado a tierra cuando la bobina estaba en funcionamiento.[editar] Bobinas posteriores</p> <p>Tesla, en la patente System of Transmission of Electrical Energy7 y Apparatus for Transmission of Electrical Energy,8 describi nuevas y tiles combinaciones empleadas en bobinas transformadoras. Bobinas transmisoras o conductoras preparadas y excitadas para provocar corrientes u oscilaciones que se propagaran por conduccin a travs del medio natural de un punto a otro punto remoto, y bobinas receptoras de las seales transmitidas. Estas bobinas permitan producir corrientes de muy alto potencial. Ms tarde conseguira Method of Signaling9 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 tambin mucho mayores. Cuando Tesla patent un dispositivo en Apparatus for Transmitting Electrical Energy,11 llam al dispositivo un transformador</p> <p>resonante autoregenerativo de alto voltaje con ncleo 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 prdidas por descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas Tesla conseguan una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC resonantes, usando transformadores con ncleo de aire. A diferencia de las transformadores convencionales, cuya ganancia est limitada a la razn entre los nmeros de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una bobina Tesla es proporcional a la raz cuadrada de la razn de las inductancias secundaria y primaria. Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores resonantes con ncleo de aire que genera muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia transfiriendo energa de un circuito resonante (circuito primario) a otro (secundario) durante un nmero de ciclos. Aunque las bobinas Tesla modernas estn diseadas usualmente para generar largas chispas, los sistemas originales de Tesla fueron diseados para la comunicacin sin hilos, de tal manera que l usaba superficies con gran radio de curvatura para prevenir las descargas de corona y las prdidas 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 presin) y la frecuencia de las corrientes empleadas. Tesla tambin emple varias versiones de su bobina en experimentos con fluorescencia, rayos x, potencia sin cables para transmisin de energa elctrica, electroterapia, y corrientes telricas en conjunto con electricidad atmosfrica. 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 est 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 slo una nica 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 resonar a la misma frecuencia del circuito secundario. Las bobinas primaria y secundaria estn dbilmente acopladas magnticamente, creando un transformador con ncleo de aire resonante. Sin embargo, a diferencia de un transformador convencional, que puede acoplar el 97%+ de los campos magnticos entre los arrollamientos, estos estn acoplados, compartiendo slo el 10-20% de sus respectivos campos magnticos. La mayora 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 elctrico sobre una larga distancia para prevenir elevado stress elctrico en el primer lugar, permitiendo as operar libremente en aire.</p> <p>Los terminales consisten en una estructura metlica con la forma de un toroide, cubierta con una placa metlica circular de curvatura suave (formando una superficie conductora muy grande). Tesla us en su aparato ms grande este tipo de elemento dentro de una cpula. El terminal superior tiene relativa poca capacitancia, cargado al mayor voltaje que es posible. La superficie exterior del conductor elevado es donde principalmente se acumula la carga elctrica. Posee un gran radio de curvatura, o est compuesto por elementos separados los cuales, respecto a su propio radio de curvatura, estn colocados cercanos entre s de tal forma que la superficie exterior resultante tiene un gran radio. Este diseo permite al terminal soportar muy altos voltajes sin generar coronas o chispas. Tesla durante su proceso de aplicacin de patentes describi variados terminales resonadores para la parte superior de sus bobinas posteriores12 La mayora de las bobinas Tesla modernas usan toroides simples, generalmente fabricados de metal fundido o de aluminio flexible, para controlar el intenso campo elctrico 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 ncleo 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 energa se acumula en la bobina superior resonante, y el papel del transformador secundario es llevado a cabo por la secundaria inferior; Los papeles no estn compartidos por un nico secundario. Sistemas modernos de tres bobinas generalmente o colocan la secundaria superior a cierta distancia del transformador, o lo hacen de un dimetro considerablemente menor; no se busca acoplamiento magntico con la secundaria superior, porque cada secundaria est diseada especficamente para su papel. En detalle, este circuito Tesla consiste en una bobina en relacin inductiva cercana con un primario, y una de las terminaciones conectada a una placa a tierra, mientras que la otra est dirigida a travs de una bobina de auto-induccin separada (cuya conexin debe ser hecha siempre a, o cerca de, el centro geomtrico de la bobina, para asegurar una distribucin simtrica de la corriente), y de un cilindro metlico 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 energa 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 vaco para excitar el primario y generar corriente de alta frecuencia. En el diseo 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 metlicas esfricas, y que se ensancha en la parte ms baja en un gancho (que est encajado para evitar prdidas por corrientes de Foucault y por seguridad). La bobina secundaria est enrollada en un tambor de material aislante, con sus vueltas muy cercanas entre s. Cuando el efecto de los pequeos 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 algn lugar por debajo de la vuelta superior de la bobina primaria.</p> <p>[editar] Uso y produccin</p> <p>Esquema tpico de una bobina TeslaEste circuito de ejemplo est diseado para ser alimentado con corrientes alternas. Aqu el spark gap corta la alta frecuencia a travs del primer transformador. Una inductancia, no mostrada aqu, protege el transformador..</p> <p>Configuracin alternativa de una bobina TeslaEste tambin alimentado por corrientes alternas. Sin embargo, aqu el transformador de la alimentacin AC debe ser capaz de tratar altos voltajes a altas frecuencias.</p> <p>[editar] Transmisin</p> <p>Una bobina Tesla grande de diseo actual puede operar con niveles de potencia con picos muy altos, hasta muchos megavatios (un milln de vatios). Debe por tanto ser ajustada y operada cuidadosamente, no slo por eficiencia y economa, sino tambin por seguridad. Si, debido a un ajuste inapropiado, el punto de mximo voltaje ocurre por debajo de la terminal, a lo largo de la bobina secundaria, una chispa de descarga puede daar o destruir el cable de la bobina, sus soportes o incluso objetos cercanos. Tesla experiment con estas, y muchos otras, configuraciones de circuitos (ver derecha). El arrollamiento primario, el spark gap y el depsito condensador estn conectados en serie. En cada circuito, el transformador de la alimentacin AC carga el depsito condensador hasta que su voltaje es suficiente para producir la ruptura del spark gap. El gap se dispa...</p>