Cómo Funciona Una Bobina Tesla.

Una bobina Tesla puede producir un voltaje del orden de los 20.000 a 30.000 voltios, con solo 3V de entrada. Es capaz de producir arcos eléctricos de un centímetro, de iluminar un tubo fluorescente desde la distancia y sin contacto e incluso de transformar una lámpara vieja en una bola de plasma. Veamos cómo funciona una bobina Tesla.

Aquí vamos a contarles un poco sobre la física detrás de este dispositivo, así como las aplicaciones que Nikola Tesla vio en su día para esta bobina.

Cómo funciona una bobina Tesla
Cómo funciona una bobina Tesla
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    ¿Qué es una bobina Tesla?

    Una bobina Tesla es un dispositivo eléctrico bien conocido por ser capaz de generar arcos eléctricos en el aire.

    El aire es un aislante eléctrico. Como cualquier aislante, tiene una "resistencia dieléctrica", un voltaje límite más allá del cual el aislante se vuelve conductor. Este límite es de alrededor de 36.000 V / cm para el aire seco. Esto significa que, si se aplica una diferencia de potencial de 36.000 voltios a dos electrodos separados por 1 cm, se formará un arco entre los electrodos y la corriente pasará por el aire.

    Por el contrario, si ves un arco eléctrico de 1 cm en aire seco, sabes que la diferencia de potencial entre los dos extremos del arco es de aproximadamente 36.000 V. Para un arco de 2 cm, la diferencia de potencial es 72.000 V. Estos voltajes son más bajos para el aire húmedo, como es generalmente el caso, pero permanecen muy altos, alrededor de 10.000 V / cm para el aire saturado con clima lluvioso.

    Grandes bobinas de Tesla producen arcos de varios metros de largo. Podemos deducir que producen potenciales de alrededor de 1 a 3 millones de voltios.

    En realidad, la bobina Tesla es un transformador eléctrico con doble aumento de voltaje:

    1. Un primer aumento de voltaje debido a la operación misma de un transformador eléctrico.
    2. Un segundo aumento de voltaje debido a la amplificación por un efecto de resonancia eléctrica (y este es el toque que Nikola Tesla agregó al principio del transformador, y que permite alcanzar un voltaje muy alto).

    El transformador eléctrico.

    Hay transformadores eléctricos en todas partes en el hogar. Ya sea en tu instalación EDF para transformar los 20.000 V de la red en 230 V domésticos, en la fuente de alimentación de tu PC para transformar los 230 V en 18 V, en el cargador de teléfono que transforma 230 V en 5 V, o en el horno microondas, para transformar 230 V en 3.000 V.

    Comprenderás que un transformador permite bajar o aumentar el voltaje eléctrico. En un circuito que se conserva la energía, un transformador reductor aumentará la intensidad. Viceversa, un transformador elevador disminuirá la intensidad

    Como funciona el transformador eléctrico.

    El funcionamiento de un transformador eléctrico convencional es siempre el mismo, se utilizan dos bobinas eléctricas.

    1. La primera con pocos devanados (hablamos de giros), esta es la bobina primaria.
    2. La segunda con muchas vueltas, esta es la bobina secundaria.

    Cuando una corriente fluye a través de la bobina primaria, inducirá un campo magnético allí. Cuando la bobina secundaria se coloca cerca (o incluso adentro), este campo magnético inducirá una corriente eléctrica en la bobina secundaria.

    Incluso sin estar conectado, la energía se transmite de una bobina a otra, pasando a través del aire en forma de un campo magnético imperceptible e invisible.

    El número de vueltas de las bobinas es determinante en el factor de aumento (o disminución) de la tensión entre el primario y el secundario. La proporción del número de vueltas es también la proporción que une las tensiones, y para completar, esta proporción también vincula (inversamente) las intensidades cruzando las dos bobinas.

    De esta manera, dependiendo del número de devanados de una bobina, cualquier voltaje eléctrico se puede obtener de cualquier otro.

    Muy a menudo, las bobinas no se colocan una dentro de la otra, sino que se envuelven alrededor de la misma pila de láminas de hierro, llamadas "núcleo de hierro blando".

    Este núcleo metálico está allí para conducir el campo magnético y reducir las pérdidas de energía. Por lo tanto, el acoplamiento entre las bobinas es mejor, el conjunto tiene una mejor eficiencia y se irradia menos energía al aire.

    Componentes de una Bobina Tesla.

    La bobina Tesla tiene un circuito con cuatro componentes que están en serie:

    • La fuente de alimentación.
    • Un condensador.
    • Una bobina con pocas vueltas, la primaria.
    • Un arco de chispa (dos electrodos separados por 1 milímetro de aire).

    Este conjunto funciona de dos maneras, a carga y luego en descarga, alternativamente.

    Bajo carga, la fuente de alimentación recarga el condensador a través de la bobina primaria (esta última permanece relativamente inerte en esta etapa). Cuando el condensador ha almacenado suficiente energía, el voltaje a través de los electrodos de la chispa del arco es demasiado alto y estalla un arco eléctrico de varios miles de voltios, cerrando el circuito por la chispa de arco, esta es la descarga. El condensador se vacía rápidamente en la bobina primaria, lo que produce un campo magnético muy breve pero intenso.

    Esta sucesión de carga-descarga ocurre repetidamente y muy rápidamente. Dependiendo de la distancia entre los dos electrodos, el voltaje requerido para golpear el arco es más o menos bajo. Cuando se usa una fuente de alimentación de Corriente Alterna (como Tesla pretendía), esta sucesión de descarga y de carga ocurre varias veces con cada alternancia de la corriente, produciendo una corriente alterna a alta frecuencia y alto voltaje.

    Un primer aumento de la tensión.

    Ahora podemos considerar la bobina secundaria, que se coloca en la bobina primaria. Luego obtenemos un transformador eléctrico muy simple.

    Los miles de voltios almacenados por el condensador y luego liberados de una vez en el primario se transforman en decenas de miles de voltios en el secundario, lo suficiente para producir arcos eléctricos visibles.

    Sin embargo, incluso teniendo en cuenta este aumento significativo en el voltaje, Tesla señaló que el ensamblaje era relativamente ineficaz. La pérdida de energía, ya sea en el aire en forma de campo magnético o en las bobinas, fue significativa, y la eficiencia final apenas superó el 20 %.

    Luego adaptó su circuito para obtener un rendimiento óptimo, buscó obtener un circuito resonante.

    Un segundo aumento de voltaje, obtenido por resonancia.

    En cualquier sistema oscilante, ya sea un amortiguador de automóvil, un columpio, una pelota de baloncesto, una onda sísmica o aquí, un circuito eléctrico alterno, hay una manera óptima de transferir energía. Un medio para obtener oscilaciones de una amplitud muy alta (y por lo tanto de alta potencia) con inyecciones sucesivas de una cantidad mínima de energía.

    El mismo principio se aplica a los circuitos eléctricos oscilantes y, por lo tanto, a nuestra bobina. Cuando la bobina primaria es atravesada por la descarga eléctrica, induce un breve impulso de corriente en la bobina secundaria. Este impulso recorre la bobina de abajo hacia arriba, rebota en el toro (el "donut" metálico en la parte superior) luego vuelve a bajar, rebota en la carga de aluminio en la parte inferior y sube.

    Si hubiera un solo impulso, este último eventualmente se disiparía, pero aquí tenemos una sucesión de impulsos. Para obtener una resonancia eléctrica, los impulsos del primario deben realizarse en el momento en que la onda pasa en el secundario.

    Si eso sucede, estamos presenciando una amplificación de los pulsos en el secundario, decimos que el circuito está en resonancia y es en esta situación donde la transmisión de energía de una bobina a la otra es más efectiva, y que el voltaje en la salida de la segunda bobina es el más alto.

    Para obtener la resonancia, se trata de regular todos los parámetros del circuito. el número de vueltas en las bobinas, su geometría (diámetros y alturas), la capacitancia de los condensadores y el voltaje de ruptura del entrehierro en el arco. En un circuito ideal, se obtienen voltajes de varias decenas de miles de voltios en la salida, incluso si el circuito en su conjunto solo funciona con bajo voltaje.

    Obviamente, no es fácil obtener un circuito perfectamente ajustado, y generalmente uno solo puede acercarse a algo ideal, pero eso es suficiente para producir arcos pequeños con una pila, o arcos de varios metros en modelos más grandes.

    El propósito de una bobina Tesla.

    Hoy en día, el uso de las bobinas de Tesla es limitado, además de producir relámpagos para divertir la galería, no se usa mucho. Tesla, sin embargo, planeó usar resonancia para transmitir energía a largas distancias.

    De hecho, la energía irradiada en forma de campos eléctricos y magnéticos en el aire puede ser capturada por cualquier objeto metálico cercano. Pero aquí nuevamente, la transmisión de energía será óptima solo si hay una resonancia entre el transmisor y el receptor.

    Por lo tanto, la idea de Tesla era tener una torre que emitiera un campo electromagnético fuerte y que las personas en todas partes de la Tierra tuvieran un circuito receptor (una bobina) ajustado con precisión para resonar y amplificar la señal mientras se minimizan las pérdidas.

    Este sistema existe para transmitir información, este es exactamente el principio de una antena. Desde la radio hasta la televisión, a través de Wi-Fi, 4G, walkie-talkies y todo lo que es "inalámbrico" funciona con este principio.

    Tesla solo quería que este método transmitiera energía también (transmisiones de alta potencia). Desafortunadamente para él, su idea realmente no vio la luz del día, debido a la falta de fondos.

    De todos modos, debe tenerse en cuenta que la transmisión de energía inalámbrica se usa cada vez más a pequeña escala, para cargar teléfonos o automóviles de forma inalámbrica, o incluso en el caso de pagos sin contacto (tecnología NFC) o en cualquier tarjeta magnética.

    Para ir más allá, Tesla pensó en utilizar las oscilaciones eléctricas inducidas en la atmósfera por los vientos solares, los que producen las auroras polares, como fuente de energía, y así capturarla en el suelo para tener energía libre para todos.

    Allí también, su proyecto nunca vio la luz del día, según algunos debido a conflictos e intereses económicos.

    Para Cerrar.

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    Si las intensidades de los arcos eléctricos no son peligrosas en tiempos normales, y generalmente ni siquiera duelen, no es así cuando usas un marcapasos, así que ten cuidado.

    La tensión es relativamente alta y atraviesa la piel sin problemas. La baja intensidad es suficiente para hacerlo imperceptible, pero el choque de tensión está allí de todos modos, siempre puede dañar el marcapasos o un corazón ya frágil.

    En estos casos, mantente a una buena distancia del dispositivo, debido al campo eléctrico, cuando esté encendido y no lo toques.

    Los campos eléctricos producidos por una bobina Tesla, incluso una miniatura, también pueden dañar los dispositivos eléctricos y electrónicos cercanos, computadora, teléfono, consola, reloj, TV, tarjeta bancaria. Presta atención a eso. Te aconsejamos que te pongas en una habitación o en una mesa que no tenga nada de esto en proximidad directa.

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