Informe Bobina De Tesla 68u3g

INFORME DEL PROYECTO Autor (es): Jerson Fabian Flórez Mojica, Sebastián Hernández Universidad: Cooperativa de Colombia Ciudad: Villavicencio – Meta Año: 2017 Fecha: 11 de noviembre de 2017

Título MODELO A ESCALA DE BOBINA DE TESLA Objetivos Objetivo general

Diseñar un modelo de un transistor resonante con núcleo de aire o también llamado bobina de Tesla en base a los diferentes proyectos realizados anteriormente por otros investigadores.

Objetivos específicos

 Crear en el estudiante iniciativas de creación, diseño y producción en proyectos electrónicos.  Comprobar la teoría vista en clases por medio de la práctica. .

Resumen Presentamos en este laboratorio un transistor resonante con núcleo de aire, capaz de alcanzar un gran voltaje a base de un amperaje bajo (corriente). Los materiales de este modelo a escala de bobina de tesla, se seleccionaron de acuerdo a experimentos realizados ya por investigadores anterior mente y teoría vista en clase, de igual manera también se usa la tabla AWG eléctrica (American Guire Gauge - calibre de alambre), para generar el voltaje que se necesita de tal manera que el experimento se lleve a cabo de manera eficaz, y segura. Se realizó varios ensayos con distintos tipos de cables magnéticos para la realización del embobinado hasta que fue seleccionado el correcto para los fines específicos buscados en la práctica. Logrando prender a 5.8 centímetros de distancia el bombillo de la bobina. Palabras clave: (AWG, amperaje, cable magnético)

Ilustración 1, Diagrama de bobina de tesla ................................................................................... 9 Ilustración 2Implementacion bobina .......................................................................................... 15 Ilustración 3conexiones............................................................................................................... 15 Ilustración 4, acabado de minibobina ......................................................................................... 16 Ilustración 5, haciendo pruebas .................................................................................................. 17 Ilustración 6, realizando pruebas 2 ............................................................................................. 17 Ilustración 7, realizando prueba distancias................................................................................. 18 Ilustración 8, encendido intento 2 .............................................................................................. 19 Ilustración 9, encendido intento 3 .............................................................................................. 20

INTRODUCCIÓN

Nikola Tesla fue un inventor, ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico y uno de los promotores más importantes del nacimiento de la electricidad comercial. Se lo conoce, sobre todo, por sus numerosas y revolucionarias invenciones en el campo del electromagnetismo, desarrolladas a finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Las patentes de Tesla y su trabajo teórico formaron las bases de los sistemas modernos de potencia eléctrica por corriente alterna (CA), incluyendo el sistema polifásico de distribución eléctrica y el motor de corriente alterna, que tanto contribuyeron al nacimiento de la Segunda Revolución Industrial. (biografiasyvidas, 2014-2107)

La Bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, funciona a elevadas frecuencias y eleva la tensión, construida con dos bobinas acopladas eléctricamente en un núcleo de aire la cual produce efectos observables por el ojo humano como chispas y descargas eléctricas.

MARCO TEÓRICO Una bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, Nikola Tesla. Las bobinas de Tesla están compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados; Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones, así 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 de alcances del orden de metros, lo que las hace muy espectaculares. (Físicas) ELECTROAMGNETISMO

Rama de la física que estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo, es decir, el campo magnético creado por la corriente eléctrica y el efecto de un campo magnético sobre una corriente eléctrica. (DAVID K. CHENG, 2014) Dentro de esta rama se hallan, por el hecho de basarse en las leyes del electromagnetismo, la electrodinámica y la inducción electromagnética, que tratan, respectivamente, de las acciones pondero motrices entre las corrientes eléctricas y de las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito por la variación del flujo electromagnético. Las leyes del electromagnetismo son la base del funcionamiento de los electroimanes de los motores eléctricos, las dinamos y los alternadores. (Wagness, 2001)

PRIMERAS BOBINAS American Electrician da una descripción magnética 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 & S. Dentro de éste se sitúa una bobina primaria consistente en entre 8 y 10 vueltas de cable AWG No. 6 B & S, y el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite de linaza o aceite mineralda. (saavedra, 2012)

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. (Wikipedia, 2017)

La bobina de Ruhmkorff, alimentada a través 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 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 auto inductancia 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. (Eduan, 2017)

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. (0920254, 2009)

En, System of Electric Lighting, 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, 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 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 también conectado a tierra cuando la bobina estaba en funcionamiento. (Hernandez, 2009)

ESTADO DEL ARTE  Electricidad inalámbrica a base de la teoría de Nicolás tesla. (Arango, 2010)     

Bobina Tesla Slayer Potenciada con Doble Primario (basques, s.f.) Mini bobina de tesla (electronica, s.f.) Transmisor de energía eléctrica (Tesla, 1914 ) Actuador magnético de baja energía (Shaun David McCarthy, 2010) Transferencia de energía inalámbrica en una distancia con alta eficiencia (John D. Joannopoulos, 2013)  Antena receptora de energía de microondas (Dailey Carroll C, 1970)  Bobina Tesla de 1680 W (Juan Carlos Castro Galeano, 2014)

MATERIALES Y METODOLOGÍA

Materiales empleados en el proyecto.

Cantidad 1 200 cm. 3 mts.

Artículo Tubo PVC Alambre de cobre esmaltado (magneto) calibre 18 Cable dúplex calibre 16

1

Interruptor

1

Batería 9 volts

1

Resistencia 22K

1

Transistor de baja señal (2222A)

1

Foco de 18w a 54 volts

1

Rollo de Papel aluminio

1

Porta pila 9v

15 cm2

Madera delgada, Triple.

Herramientas necesarias

•

Pinza de corte, corta frio.

•

Tijeras

•

Taladro

•

Soldador de Circuitos eléctricos

•

Pistola de silicona

ESQUEMAS

Esquema de la bobina de Tesla

Ilustración 1, Diagrama de bobina de tesla

Funcionamiento Puesto que las bobinas están devanadas de tal modo que la bobina del primario se arrolla sobre la del secundario, las líneas del campo magnético generado en la bobina del circuito primario, pasan por la bobina del secundario. Como ya hemos dicho, el campo magnético generado en la bobina del primario es un campo dependiente del tiempo, de modo que, en la bobina del circuito secundario se produce una variación del flujo que, de acuerdo con la ley de Faraday, hace que aparezca una fuerza electromotriz que a su vez provoca que aparezca una corriente inducida en el circuito secundario. (UCM, 2017)

Como el número de espiras en mucho mayor en el secundario que en el primario, se consigue una tensión, de la misma frecuencia, pero mucho más alta lo que provoca que el aire se ionice y se produzcan las espectaculares descargas que son características de la bobina de Tesla La energía producida por el circuito primario es inducida en la bobina secundaria (con mayor número de vueltas) la cual es resonante a la frecuencia natural del primario, esto es, que oscila a la misma frecuencia en que está trabajando el circuito primario. El circuito oscilante secundario se forma con la inductancia de la bobina secundaria y la capacidad distribuida en ella misma. (Pichorim, (2010))

Finalmente este circuito oscilante secundario produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy elevados. Las ondas que se propagan en el medio hacen posible la ionización de los gases en su cercanía, lo que nos permite encender nuestra bombilla.

PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION

1. Se realiza el embobinado secundario en un tubo de PVC de 1.5 pulgadas 2. El embobinado primario se elabora con tubo de cobre calibre 12. 3. Se conecta la resistencia de 22K a la pata central del transistor. 4. La pata derecha se conecta a la bobina primaria 5. Se conecta el otro extremo de la bobina primaria a la resistencia 22K 6. Se conecta el extremo bajo de la bobina secundaria a la pata centras del transistor 7. Se conecta el extremo izquierdo del transistor a el negativo del porta pilas 8. Se conecta un cable desde la resistencia a el interruptor en la pata central 9. Sacamos un cable desde el interruptor en la pata derecha hasta el positivo del porta pilas.

Resultados La bobina fue diseñada como resultado de la investigación y en experiencias de otros investigadores que desarrollaron dicho dispositivo y así llegar a la implementación física y después hacer las debidas pruebas de funcionalidad para dar por concluido el objetivo. Nuestro dispositivo tiene la capacidad de generar un alto voltaje y con esto logra encender un foco y distintos tipos de leds, produciendo el encendido de gases internos de lámparas de bajo consumo a una distancia máxima de cinco (05) centímetros.

Conclusiones  La bobina de Tesla es un dispositivo que utiliza el principio de resonancia, en este caso eléctrica, para la elevación en la frecuencia de una señal de voltaje mediante un transformador especial que genera la emisión de un

plasma en el aire

circundante.  Obtuvimos nuevas Experiencias utilizando los distintos rios de la bobina de Tesla  La bobina no es una opción de energía libre debido a que al agregar más lámparas la energía disminuye, es decir que la Energía Electromagnética no es infinita.  Creamos en nosotros los ánimos para el desarrollo de nuevos inventos en proyectos electrónicos.  Aumentamos la necesidad de investigación, y luego llevar a la práctica basados en métodos científicos que se conocieron en la indagación.

RECOMENDACIONES:



Es preciso que las primeras pruebas y experimentos se realicen bajo la supervisión de un profesor o una persona mayor conocedora de los peligros que representan los altos voltajes, en caso de que quisiéramos agregar más voltaje.



Seguir adecuadamente la dirección del flujo de energía que pasa por la bobina para su correcto funcionamiento.

Referencias Bibliograficas

0920254, R. (10 de Agosto de 2009). Bobina de Tesla. Obtenido de http://renzo0920254.blogspot.com.co/2009/08/bobina-de-tesla.html Arango, J. d. (2010). repositorio.utp.edu.co. Obtenido de UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/1983/621382P438.pdf; jsessionid=9EFBDC3A11D4B345844A7DAD4F14D3DA?sequence=1 basques, J. (s.f.). Youtube. Obtenido de https://www.pinterest.com.mx/pin/487092515933002697/ biografiasyvidas. (2014-2107). BIOGRAFIAS Y VIDAS. Obtenido de Enciclopedia Biográfica en linea: https://www.biografiasyvidas.com/biografia/t/tesla.htm Dailey Carroll C, N. (20 de octubre de 1970). Obtenido de https://www.google.com/patents/US3535543 DAVID K. CHENG, D. (2014). FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERIA (2ª ED.). MEXICO: S.A. ALHAMBRA MEXICANA. Eduan. (17 de Julio de 2017). Obtenido de Bobina de Tesla: https://bobinadeteslaeduan.blogspot.com.co/p/bobinas-tesla-disruptivas.html electronica, M. (s.f.). Mediafire. Obtenido de Documento: http://www.mediafire.com/file/k4do4kr314ro4tc/Mini+Bobina+de+Tesla.pdf Físicas, E. O.-F. (s.f.). Universidad Complutense de Madrid. Obtenido de Universidad Complutense de Madrid: https://www.ucm.es/data/cont/docs/76-2013-07-1129_Tesla_coil.pdf Hernandez, S. (12 de OCTUBRE de 2009). La bobina de tesla. Obtenido de http://bobinatesla.blogspot.com.co/2009/10/la-bobina-tesla.html John D. Joannopoulos, A. K. (12 de Marzo de 2013). Google Schollar. Obtenido de https://www.google.com/patents/US8395283 Juan Carlos Castro Galeano, M. L. (2014). Universidad pedagogica y tecnologica de colombia. Obtenido de http://revistas.uptc.edu.co/index.php/investigacion_duitama/article/view/3142 Pichorim, S. F. ((2010)). Estudo de Bobina Bifilar de Tesla como Sensor para Engenharia Biomédica. En Anais do XXII Congr. de Eng. Biomédica. brasil. saavedra, e. (5 de Octubre de 2012). Prezi. Obtenido de https://prezi.com/7j_oqrhvidzo/bobina-tesla-y-funcionamiento/ Shaun David McCarthy, M. A. (10 de febrero de 2010). Google Schoolar. Obtenido de https://www.google.com/patents/US7656257

Tesla, N. (01 de 12 de 1914 ). Patente, Google scholar. Obtenido de https://www.google.com/patents/US1119732 UCM. (oct de 2017). Bobina de Tesla. Madrid españa. Obtenido de Bobina de Tesla: https://www.ucm.es/data/cont/docs/76-2013-07-11-29_Tesla_coil.pdf Wagness. (2001). Campos Electromagneticos. MEXICO: LIMUSA S.A. Wikipedia. (10 de noviembre de 2017). wikipedia. Obtenido de Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Bobina_de_Tesla

Anexos:

Implementación mini bobina

Ilustración 2Implementacion bobina

Conexión de los cables de la bobina

Ilustración 3conexiones

Acabado de la mini bobina

Ilustración 4, acabado de minibobina

Haciendo pruebas con la bobina

Ilustración 5, haciendo pruebas

Ilustración 6, realizando pruebas 2

Ilustración 7, realizando prueba distancias

Encendido de un foco con la bobina

Ilustración 8, encendido intento 2

Ilustración 9, encendido intento 3