Reporte De Física-bobina De Tesla 37591t

Escuela Cristiana Oasis

Bobina de Tesla Ing. David Pablo

Física- Segundo año de bachillerato Ing. David Alberto Pablo Carlos Josué Solórzano López Rodrigo Enrique Morán Corado Jonathan Ernesto Mendoza Aguirre Diego José Magaña Blanco 1

Santa Ana, 16 de marzo de 2016

Índice 1. Introducción…………………………………………………………………... 3 2. Objetivo………………………………………………………………………. 3 3. Justificación………………………………………………………………….... 3 4. Comparación………………………………………………………………….. 3 5. Materiales……………………………………………………………………... 4 6. Procedimiento………………………………………………………………… 4 7. Marco teórico…………………………………………………………………. 5 8. Conclusión……………………………………………………………………. 6

2

Introducción En este trabajo explicaremos la teoría detrás de la bobina de Tesla y cual fue el proceso que empleamos para ensamblarla. Aprenderemos algunos conceptos básicos de la electricidad y como la bobina de Tesla puede amplificar el voltaje de entrada hasta ser tan potente que puede producir excitación eléctrica en otros medios utilizando solamente el aire como conductor.

Objetivo El objetivo de este proyecto es proveer una manera intuitiva de comprender la electricidad y de los principios por los cuales funciona la bobina de Tesla. También queremos incentivar a las personas a que trabajen juntos para resolver algunos problemas que limitan el uso de las bobinas de Tesla para que puedan tener aplicaciones prácticas en nuestras vidas.

Justificación La bobina de Tesla es uno de los inventos con más potencial de la historia, ya que si se logran resolver ciertos problemas de seguridad, la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento y las distancias nos permitiría deshacernos de los cables que usamos para transmitirle energía a nuestros aparatos electrónicos porque podríamos usarlos inalámbricamente. Si logramos hacer que las personas se interesen lo suficiente como para lograr resolver los problemas que aun limitan su uso, las bobinas de Tesla podrían cambiar drásticamente nuestra manera de vivir. 3

Comparación Para hacer una bobina de Tesla exitosa, se necesita obtener una corriente directa de entrada. El problema con utilizar la electricidad del toma corriente es que esta utiliza una corriente alterna, es decir, alterna los polos de negativo y positivo constantemente. Si utilizáramos directamente la corriente alterna a la bobina, tendríamos como resultado una bobina que solo funciona por ciertos intervalos de tiempo. Para solucionar este problema nosotros elegimos utilizar una fuente de corriente directa, en este caso, una batería de 9 voltios. Pero si quisiéramos utilizar la electricidad del toma corriente, tendríamos que conectarla a un puente rectificador (para que sus iodos dejen pasar una corriente directa pero inconstante). Esto soluciona el problema de los intervalos sin energía al rectificar la energía de entrada, es decir, transformar energía que alterna polos a energía unipolar. Sin embargo, también necesitaríamos varios capacitores para que no haya “bajones” de energía. La función de los capacitores es de condensar la energía de entrada por cierto tiempo para que la energía de salida sea lo más lineal posible.

Materiales Para hacer nuestra bobina de Tesla, utilizamos los siguientes componentes:  Alambre magneto de calibre 31 (0.3 mm)  Alambre forrado de 1 mm  Un transistor 2N2222A  Un resistor de 22 K  Una batería de 9 V  Un conector de la batería  Un interruptor  Un tubo de PVC de 2.1 cm de diámetro y 8.5 cm de alto  Una tabla de madera  Una carga superior o capacitor terminal

Procedimiento El proceso de ensamblaje de la bobina de Tesla que utilizamos fue de: 1. Enrollamos el alambre magneto de 0.3 mm alrededor de el tubo PVC para formar la bobina secundaria. 4

2. Conectamos el resistor de 22 K a la pata central (base) del transistor. 3. Sujetamos todas las piezas a la tabla del proyecto. 4. Montamos la bobina primaria sobre la secundaria al dar dos vuelas de alambre magneto de 1 mm de grosor. 5. Conectamos el cable magneto de 0.3 mm de la bobina secundaria a la pata central (base) del transistor. 6. Conectamos el cable de la bobina primaria a la pata derecha (colector) del transistor. 7. Hacemos un puente eléctrico desde la bobina primaria hasta la pata central (base) del transistor. 8. Hacemos un puente desde la pata central del transistor hasta la pata derecha (base) del interruptor. 9. Conectamos el cable rojo del conector de la batería a la pata central del interruptor, y conectamos el cable negro a la pata izquierda (emisor) del transistor. 10. Conectamos la carga superior al final de la bobina secundaria. 11. Finalmente conectamos el adaptador de batería a la batería y procedemos a encender la bobina.

Marco Teórico El principio por el cual la bobina de Tesla funciona es el de inducción electromagnética. Todo comenzó cuando Has Christian Oersted observó que una aguja imantada colocada en dirección paralela a un conductor eléctrico se desviaba cuando se hacía circular una corriente eléctrica por el conductor, demostrando así la existencia de un campo magnético en torno a todo conductor atravesado por una corriente eléctrica, e iniciándose de ese modo el estudio del electromagnetismo. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Unas décadas más tarde, Michael Faraday estudió del campo magnético alrededor de un conductor por el que circula corriente continua. Esto significa que descubrió que cuando se tiene una 5

corriente continua que está transmitiendo una corriente de electrones hacia un espiral de alambre de cobre, este genera un campo electromagnético. Faraday sostenía la idea que si se podía producir un campo electromagnético de una corriente directa, que también se podría producir una corriente directa desde un campo electromagnético. Para comprobar esta idea, Faraday conectó una pequeña batería a un rollo de alambre de cobre para producir excitaciones en el campo electromagnético; luego, tomó otro rollo de cobre y lo conectó a un voltímetro. Los dos rollos estaban separados, es decir, no había o físico entre ellos. Cuando encendió la batería, esta energía se amplificaba por el rollo de cobre y el otro rollo servía de receptor de la electricidad. A este principio se le conoció como Inducción Electromagnética, el cual sería la inspiración para que Tesla desarrollara su bobina. Usando estos previos descubrimientos, Nicola Tesla construyó un aparato que utilizaba un voltaje de entrada, lo amplificaba, y lo transmitía a través de las ondas de radio. A este aparato se le conoció como la bobina de Tesla. Utilizando esta tecnología, él podía encender un foco de manera inalámbrica. La bobina Tesla funciona de la siguiente manera: El transformador carga al capacitor y se establece una alta tensión entre sus placas. El voltaje tan elevado es capaz de romper la resistencia del aire, y hace saltar una chispa entre las terminales del explosor. La chispa descarga al capacitor a través de la bobina primaria (con pocas espiras) y establece una corriente oscilante. Enseguida el capacitor se carga nuevamente y repite el proceso. Así resulta un circuito oscilatorio de radio frecuencia al que llamaremos circuito primario. La energía que produce el circuito primario se induce en la bobina secundaria (con más vueltas). El circuito secundario se forma con la inductancia de la bobina y la pequeña capacidad distribuida en ella misma, diseñado de modo que el circuito secundario oscila a la misma frecuencia que el circuito primario, entrando en resonancia. Lo interesante de esta bobina es que la condición de resonancia es como empujar a un niño en un columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada vez más alto. Finalmente, el circuito secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Estas se propagan en el medio ionizando las moléculas del aire, convirtiéndolo en trasmisor de corriente eléctrica. Por lo general la bobina primaria se encuentra en la base de la bobina secundaria. Esta bobina puede tener forma de platillo, cónica o helicoidal. Está hecha usualmente de alambre de cobre de calibre grueso o tubos de cobre. El movimiento de la electricidad dentro de la bobina primaria crea un campo magnético que colapsa y se descarga 6

nuevamente dentro del capacitor. La electricidad pasa por el espacio del interruptor hacia la bobina primaria y viceversa. El intercambio entre el capacitor y la bobina primaria puede suceder cientos de miles de veces por segundo. Cada vez que la electricidad pasa del capacitor hacia la bobina primaria, la bobina secundaria toma un poco de la energía. La bobina secundaria está hecha de muchas vueltas de un alambre de calibre inferior al de la bobina primaria. Normalmente, la bobina secundaria aumentaría el bobinado por el bobinado de la bobina secundaria dividido el bobinado de la bobina primaria. Por ejemplo, si hay 10 vueltas en la bobina primaria y 1000 en la bobina secundaria, el voltaje incrementa 100 veces. Debido a la resonancia de la bobina de Tesla, de todos modos, es posible que se alcancen voltajes mucho más altos. El componente final de la bobina de Tesla es el capacitor terminal. Por lo general, se trata de un toroide o esfera. Este se coloca encima de la bobina secundaria, y es en donde la acción visible toma lugar. Cuando se carga, libera su energía en el aire circundante. El espectacular despliegue de chispas resultante y la descarga de corona son lo que hicieron a la bobina de Tesla tan popular como efecto especial en películas. Aunque actualmente no existe ninguna aplicación práctica para las bobinas de Tesla, Nikola Tesla esperaba que algún día su invento pudiera ser usado para transmitir energía eléctrica e información a grandes distancias sin usar cables. Tesla construyó su bobina más grande en Colorado Springs, Colorado. Se informó que el dispositivo producía chispas de 40 metros de largo y podía transmitir cantidades substanciales de energía a más de 40 km. Resistor- Es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje). La máxima cantidad de corriente que puede pasar por una resistencia, depende del tamaño de su cuerpo. Los valores de potencia comunes de las resistencias son: 1/4, 1/2, 1 watt, aunque hay de valores mayores. Este bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares se comporta como una resistencia, pues limita el paso de la corriente, disipa calor, pero a diferencia del foco o bombillo, la resistencia no emite luz. Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω). Transistor- Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de 7

entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Actualmente se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros. Alambre magneto- Es un cable con filamento aislado con barniz, esmalte, algodón o alguna combinación. En su centro se encuentra el cobre, que es lo que produce el efecto de electromagnetismo.

Conclusión La bobina de Tesla es un aparato que nos permite transmitir energía eléctrica de manera inalámbrica que funciona debido al principio de inducción electromagnética. El funcionamiento de una bobina de Tesla casera es muy simple, pero al hacerla a mayor escala como para que transmita energía eléctrica por varios kilómetros se hace más complicado.

8