Desarrollada en 1891 por Nikola Tesla, la bobina Tesla fue creada para realizar experimentos en la creación de descargas eléctricas de alto voltaje. Consiste en una fuente de alimentación, un condensador y un transformador de bobina configurados para que los picos de voltaje se alternen entre los dos, y electrodos configurados para que las chispas salten entre ellos a través del aire. Utilizada en aplicaciones que van desde aceleradores de partículas hasta televisores y juguetes, una bobina Tesla puede fabricarse con equipos de una tienda de electrónica o con materiales sobrantes. Este artículo describe cómo construir una bobina Tesla de chispa, que es diferente de una bobina Tesla de estado sólido y no puede reproducir música.
Pasos
Parte 1 de 2: Planificación de una bobina Tesla
Paso 1. Considere el tamaño, la ubicación y los requisitos de potencia de la bobina Tesla antes de construirla
Puede construir una bobina Tesla tan grande como lo permita su presupuesto; sin embargo, las chispas en forma de relámpago de las bobinas de Tesla generan calor y expanden el aire a su alrededor (en esencia, creando truenos). Sus campos eléctricos también pueden causar estragos en los dispositivos electrónicos, por lo que probablemente querrá construir y hacer funcionar su bobina Tesla en un lugar apartado, como un garaje u otro taller. También querrá considerar si tiene más sentido construir una bobina Tesla a partir de un kit o recolectar materiales desde cero. Ambos tienen ventajas y desventajas en las áreas de costo, tiempo de construcción, recursos de ayuda y confiabilidad.
Para calcular el tamaño del espacio de chispa que puede acomodar, o cuánta potencia necesita para que funcione, divida la longitud del espacio de chispa en pulgadas por 1,7 y eleve al cuadrado para determinar la potencia de entrada en vatios. (A la inversa, para encontrar la longitud de la chispa, multiplique la raíz cuadrada de la potencia en vatios por 1,7). Una bobina Tesla que crea una chispa de 60 pulgadas (150 cm) (1,5 metros) requeriría 1, 246 vatios. (Una bobina de Tesla con una fuente de energía de 1 kilovatio generaría un espacio de chispa de casi 54 pulgadas, o 1,37 metros)
Paso 2. Aprenda la terminología
Diseñar y construir una bobina Tesla requiere comprender ciertos términos científicos y unidades de medida. Deberá comprender su propósito y función para fabricar correctamente una bobina Tesla. Estos son algunos de los términos que necesitará conocer:
- La capacitancia es la capacidad de mantener una carga eléctrica o la cantidad de carga eléctrica almacenada para un voltaje dado. (Un dispositivo diseñado para contener una carga eléctrica se llama condensador). La unidad de medida de la capacitancia es el faradio (abreviado "F"). Un faradio se define como 1 amperio-segundo (o culombio) por voltio. Por lo general, la capacitancia se mide en unidades más pequeñas, como el microfaradio (abreviado "uF"), una millonésima parte de un faradio, o el picofaradio (abreviado pF y a veces se lee como "bocanada"), una billonésima de faradio.
- La inductancia, o autoinductancia, es la cantidad de voltaje que transporta un circuito eléctrico por la cantidad de corriente en el circuito. (Las líneas eléctricas de alta tensión, que transportan un voltaje alto pero una corriente baja, tienen inductancia alta). La unidad de medida de la inductancia es el henry (abreviado "H"). Un Henry se define como 1 voltio-segundo por amperio de corriente. Comúnmente, la inductancia se mide en unidades más pequeñas, como el milhenry (abreviado "mH"), una milésima de Henry, o el microhenry (abreviado "uH"), una millonésima de Henry.
- La frecuencia de resonancia, o frecuencia de resonancia, es la frecuencia a la que la resistencia a la transferencia de energía es mínima. (Para una bobina Tesla, este es el punto de funcionamiento óptimo para transferir energía eléctrica entre las bobinas primaria y secundaria). La unidad de medida para la frecuencia resonante es el hercio (abreviado "Hz"), definido como 1 ciclo por segundo. Más comúnmente, la frecuencia de resonancia se mide en kilohercios (abreviado "kHz"), siendo un kilohercio igual a 1000 hercios.
Paso 3. Reúna las piezas que necesitará
Necesitará un transformador de fuente de alimentación, un condensador primario de alta capacitancia, un conjunto de chispa, una bobina de inductancia primaria de baja inductancia, una bobina de inductancia secundaria de alta inductancia, un condensador secundario de baja capacitancia y algo para suprimir o estrangular, los pulsos de ruido de alta frecuencia que se crean cuando funciona la bobina Tesla. Para obtener más información sobre las piezas, consulte la siguiente sección, "Fabricación de una bobina Tesla".
Su fuente de energía / transformador alimenta energía a través de los estranguladores al circuito primario o del tanque, que conecta el condensador primario, la bobina del inductor primario y el conjunto de descarga de chispas. La bobina del inductor primario se coloca junto a la bobina del inductor del circuito secundario, pero no está conectada a ella, que está conectada al condensador secundario. Una vez que el condensador secundario ha acumulado suficiente carga eléctrica, se descargan serpentinas de electricidad (relámpagos)
Parte 2 de 2: Hacer una bobina de Tesla
Paso 1. Elija su transformador de fuente de alimentación
Su transformador de fuente de alimentación determina qué tan grande puede hacer su bobina Tesla. La mayoría de las bobinas de Tesla funcionan con un transformador que emite un voltaje entre 5000 y 15000 voltios a una corriente de entre 30 y 100 miliamperios. Puede obtener un transformador en una tienda de excedentes de la universidad o en Internet, o canibalizar el transformador de un letrero de neón.
Paso 2. Haga el condensador primario
La mejor manera de crear este capacitor es cablear varios capacitores pequeños en serie para que cada capacitor maneje una parte igual del voltaje total del circuito primario. (Esto requiere que cada capacitor individual tenga la misma capacitancia que los otros capacitores de la serie). Este tipo de capacitor se llama multi-mini-capacitor o MMC.
- Los condensadores pequeños, y sus resistencias de purga asociadas, se pueden obtener en las tiendas de suministros electrónicos, o puede buscar condensadores cerámicos de televisores viejos. También puede hacer los condensadores con láminas de polietileno y papel de aluminio.
- Para maximizar la potencia de salida, el condensador primario debe poder alcanzar su capacitancia completa cada medio ciclo de la frecuencia de la potencia que se le suministra. (Para una fuente de alimentación de 60 Hz, esto significa 120 veces por segundo).
Paso 3. Diseñe el ensamblaje de la descarga de chispas
Si está planeando un solo espacio de chispa, necesitará pernos de metal de al menos un cuarto de pulgada (6 milímetros) de grosor para que sirvan como espacio de chispa para resistir el calor generado por la descarga de electricidad entre las chispas. También puede conectar varias vías de chispas en serie, usar una vía de chispas giratoria o soplar aire comprimido entre las chispas para moderar la temperatura. (Se puede usar una aspiradora vieja para soplar el aire).
Paso 4. Construya la bobina del inductor primario
La bobina en sí estará hecha de alambre, pero necesitará algo para envolver el alambre en forma de espiral. El cable debe ser de cobre esmaltado, que puede obtener en una tienda de suministros eléctricos o canibalizando el cable de salida de un aparato desechado. El objeto alrededor del cual envuelve el alambre puede ser cilíndrico, como un tubo de cartón o plástico, o cónico, como una pantalla vieja.
La longitud del cable determina la inductancia de la bobina primaria. La bobina primaria debe tener una inductancia baja, por lo que utilizará comparativamente pocas vueltas para hacerlo. Puede usar secciones de cable no continuas para la bobina primaria, de modo que pueda enganchar las secciones juntas según sea necesario para ajustar la inductancia sobre la marcha
Paso 5. Conecte el condensador primario, el conjunto de distancia entre chispas y la bobina del inductor primario juntos
Esto completa el circuito primario.
Paso 6. Construya la bobina del inductor secundario
Al igual que con la bobina principal, envuelve el cable alrededor de una forma cilíndrica. La bobina secundaria debe tener la misma frecuencia de resonancia que la bobina primaria para que la bobina Tesla funcione de manera eficiente. Sin embargo, la bobina secundaria debe ser más alta / más larga que la bobina primaria porque tiene que tener una inductancia mayor que la bobina primaria, y también para evitar que cualquier descarga eléctrica del circuito secundario golpee y fríe el circuito primario.
Si carece de los materiales para hacer que la bobina secundaria sea lo suficientemente alta, puede compensar construyendo un riel de impacto (esencialmente un pararrayos) para proteger el circuito primario, pero esto significará que la mayoría de las descargas de la bobina de Tesla golpearán el riel de impacto y no bailar en el aire
Paso 7. Haga el condensador secundario
El condensador secundario, o terminal de descarga, puede tener cualquier forma redonda, siendo los dos más populares el toro (forma de anillo o rosquilla) y la esfera.
Paso 8. Conecte el condensador secundario a la bobina del inductor secundario
Esto completa el circuito secundario.
Su circuito secundario debe conectarse a tierra por separado de la conexión a tierra de los circuitos domésticos que suministran energía al transformador para evitar que una corriente de corriente eléctrica viaje desde la bobina Tesla a la tierra para los circuitos domésticos y posiblemente freír cualquier cosa conectada a esos tomacorrientes. Clavar una púa de metal en el suelo es una buena forma de hacerlo
Paso 9. Construya los estranguladores de pulso
Los estranguladores son inductores pequeños y simples que evitan que los pulsos creados por el conjunto de descarga de chispas arruinen el transformador de la fuente de alimentación. Puede hacer uno enrollando un alambre de cobre delgado alrededor de un tubo estrecho, como un bolígrafo desechable.
Paso 10. Ensamble los componentes
Coloque los circuitos primario y secundario uno al lado del otro y conecte el transformador de la fuente de alimentación al circuito primario a través de los estranguladores. Una vez que conecte el transformador, su bobina Tesla estará lista para funcionar.
Si la bobina primaria tiene un diámetro suficientemente grande, la bobina secundaria se puede colocar en su interior
Consejos
- Para controlar la dirección de las serpentinas que salen del condensador secundario, coloque objetos metálicos cerca del condensador, pero sin tocarlo. La serpentina formará un arco desde el condensador hasta el objeto. Si el objeto incluye una luz, como una bombilla incandescente o un tubo fluorescente, la electricidad proveniente de la bobina Tesla hará que se encienda.
- Diseñar y construir una bobina Tesla eficiente requiere trabajar con ecuaciones matemáticas bastante complejas. Afortunadamente, puede encontrar fácilmente las ecuaciones pertinentes y las calculadoras en línea para hacer los cálculos necesarios.
Advertencias
- Los transformadores de letrero de neón sólido, como los de fabricación reciente, tienden a incluir un interruptor de circuito de falla a tierra; por lo tanto, no podrán operar la bobina.
- Hacer una bobina Tesla no es una tarea fácil a menos que ya tenga algunos conocimientos de ingeniería y electrónica.
- Un condensador utilizado para bobinas Tesla y otros generadores de iones y alto voltaje o dispositivos como Lifter puede acumular y retener cantidades masivas de energía eléctrica y descargar toda la energía en un instante. Tenga mucho cuidado y no permita que los niños o cualquier persona que no tenga la capacitación adecuada en seguridad lo toquen o trabajen con él.
