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LABORATORIO DE FISICA DE CAMPOSBOBINA DE TESLA

PRESENTADO POR:

JESUS MERCADO VIDALYESID MARTINEZJHONAURIS LOZANODANIELA SANTACRUZ

ENTREGADO A:

ING.JAIME MARQUEZ

MESA:

N.1

BARRANQUILLA, ATLANTICO05/10/2014

CONTENIDO Pagina1. INTRODUCCIN 32. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA 43. JUSTIFICACIN 54. OBJETIVOS 64.1. OBJETIVO GENERAL 4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS 5. MARCO TERICO 76. DESCIPCION DEL PROYECTO 127. MATERIALES 158. PRESUPUESTO 169. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 1710. CONCLUSION 1811. BIBLIOGRAFIA 19

1. INTRODUCCIONEn este proyecto nos ayudamos del cientfico Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivi en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de ste, en 1891 desarroll un equipo generador de alta frecuencia y alta tensin con el cual pensaba transmitir la energa elctrica sin necesidad de conductores.Tesla es el inventor de la corriente trifsica y de los motores de induccin, que mueven en el presente todas nuestras industrias.En 1891 patent lo que un da podra convertirse en su ms famosa invencin: la base para la transmisin inalmbrica de corriente elctrica, conocido como la Bobina Transformadora Tesla.Entre sus logros figuran la invencin de la radio, el motor de corriente alterna, luchaba por la investigacin de un estndar elctrico, el microscopio electrnico, un avin despegue y aterrizaje vertical, la resonancia, el radar, el submarino elctrico, Bobina de Tesla, Rayo de la muerte, control remoto, Rayos X, mtodos y herramientas para el control climtico, transmisin de video e imgenes por mtodos inalmbricos, transferencia inalmbrica de energa, sistemas de propulsin de medios electromagnticos.En el siguiente trabajo se observara todo lo relacionado sobre La Bobina Tesla desde su invencin hasta su construccin del mismo, se explicara cmo funcionan los diferentes elementos elctricos en la bobina de tesla. Se percibir diferentes diseos de la bobina de tesla, principios bsicos y funcin de cada uno de los elementos que la componen como lo son el transformador de alta tensin, la bobina RFC o de Choke, el condensador o capacitador, explosor, bobina primaria y bobina secundaria.

2. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema consiste en la demostracin de que el aire sirve como conductor de electricidad por medio de la bobina de tesla, es decir que no es necesario implementar cables, aqu podemos observar la creacin de descargas elctricas que simulan rayos (coronas elctricas), el cual generara alta frecuencia y alta tensin con los que se puede proyectar y trasmitir la energa elctrica sin necesidad de un conductor, esto lo podemos ver colocando un foco a una distancia en la que esta pueda llegar a transmitir la electricidad provocando que este se encienda, simule un rayo.

3. JUSTIFICACION

Escogimos este proyecto porque en el observamos el magnetismo y la electricidad y un poco de mecnica, estos conceptos son parte de mi profesin y en l se aplica lo que es la electricidad.

Lo que ms nos llam la atencin en la bobina tesla es cuando la electricidad se convierte en ondas electromagnticas que pueden viajar por el espacio sin necesidad de un conductor, con esto podemos saber cmo funciona y de all construir nuestra bobina de tesla.

4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVOS GENERALES.

Proponer una bobina de tesla a escala, para poder observar las descargas emitidas desde el terminal superior, desarrollando tambin un equipo generador de alta frecuencia y alta tensin con la cual se transmite la energa sin necesidad de conductores.

4.2 OBJETIVOS ESPECFICOS. Adecuar el equipo necesario para ensamblar y hacer funcionar la bobina como alternativa elctrica. Disear una bobina de tesla como medio experimental para el aprendizaje significativo.

5. MARCO TEORICO

La Bobina de Tesla es un generador electromagntico que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con efectos observables como sorprendentes efluvios, coronas y arcos elctricos.

Los principales componentes de la Bobina de Tesla son: transformador, condensador, explosor, bobina primaria, bobina secundaria, toroide y la RFC o bobina de choque. En la Figura 1 se puede observar perfectamente las componentes y el esquema elctrico de la Bobina de Tesla.

Figura. 1 componentes y esquema elctricoSu nombre se lo debe a Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivi en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de ste y que en 1891, desarroll un equipo generador de alta frecuencia y alta tensin con el cual pensaba transmitir la energa elctrica sin necesidad de conductores.

CORRIENTE ALTERNACorriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente.

BOBINASSi tomamos un conductor, por ejemplo un alambre y lo enrollamos, formamos una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecer un poderoso campo magntico. La corriente establece un campo magntico.

Bobina Primaria: La bobina primaria tiene forma de una espiral plana. Y estar soportada en una plancha de cualquier material aislante (madera, metacrilato u otros ms econmicos), su forma ser cuadrada con un espesor de 8mm .

Bobina Secundaria: De la bobina secundaria se podra decir que es el inducido del sistema, puesto que debido a las variaciones en el flujo del campo magntico creado por la bobina primaria se inducira en ella altos voltajes. Para un buen funcionamiento deber de estar lo suficientemente aislada del resto de componentes, de forma que no salten arcos de voltaje hacia el circuito primario y tambin en lo referente a las conexiones. En el trabajo se va utilizar una bobina solenoide de 500 espiras de hilo de cobre de dimetro =0,7mm sobre un tubo de PVC de =9cm.

CAPACITORUn capacitor est compuesto de dos placas metlicas separadas por un dielctrico. Su funcin es almacenar cargas elctricas. El material aislante que separa las placas se llama dielctrico y generalmente se usa aire, vidrio, etc.

EXPLOSOR. Un explosor consiste de dos electrodos separados por aire. Normalmente se usan en media y alta tensin de manera que el aire acta como una resistencia. Cuando hay suficiente diferencia de potencial entre los dos electrodos, la electricidad salta. Su funcin en una Bobina Tesla es variar la frecuencia de la bobina primaria para llegar a la frecuencia resonante. En continuacin En el proyecto se va utilizar un explosor de 8 electrodos formando 4 saltos regulables.

FRECUENCIAEs el nmero de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo.

RADIOFRECUENCIASe le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz. TOROIDE.La toroide es un cuerpo metlico en forma de anillo. Su funcin es facilitar el salto de los arcos voltaicos y tener una reactancia capacitiva igual a la reactancia inductiva de la bobina secundaria a la frecuencia resonante.

BOBINA DE CHOQUE.Se define una bobina de choque como un componente positivo, diseado para dar una opcin al paso de la corriente alterna muy potente a un rango de frecuencia determinada, al mismo tiempo, se impide el paso hacia cierta parte del circuito de corriente alterna, y a la par permite el paso de corriente continua.Una vez tengamos la bobina de tesla funcionando a la perfeccin podremos profundizar y experimentar de una mejor forma todas las aplicaciones que esta puede llegar a tener, estos son unos de los experimentos que se pueden realizar:El experimento con energa inalmbrica consiste en acercar a la toroide un fluorescente o una bombilla de bajo consumo. Como resultado el fluorescente o bombilla de bajo consumo se enciende a una cierta distancia sin que salten arcos voltaicos, se transmite energa suficiente para encenderlo sin cables.Otro experimento es de acerca los suficiente una bombilla incandescente de filamento para que salten arcos voltaicos. Como resultado dentro de la bombilla saltan arcos voltaicos hacia el vidrio creando una lmpara de plasma bastante espectacular.El tercer experimento se trata de acercar una pieza de cobre a la toroide. Como resultado saltan arcos voltaicos de gran longitud y alta frecuencia. OSCILADOREs un circuito electrnico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia.

TRANSFORMADORMquina elctrica que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas estn cubiertas generalmente por alambre de cobre dulce. Las bobinas se denominan primarias y secundarias segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin.6. DESCRIPCIN TCNICA DEL PROYECTOExisten muchos trabajos donde se est experimentando en parte terica de la Bobina de Tesla sobre las posibilidades de transportar energa de forma inalmbrica. Este proyecto consiste en el diseo e instalacin de la bobina de tesla en el laboratorio de electrnica de la IU Pascual Bravo con el objetivo de experimentacin.

Para la construccin del dispositivo se utiliza un transformador elctrico, el cual incrementa un voltaje de entrada mediante una bobina llamada primaria a un voltaje de salida, llamado secundario. Lo interesante de todo es que el voltaje de salida no depende de la cantidad de alambre del secundario, tal como los transformadores convencionales. Con este transformador especial se produce una condicin de resonancia. El circuito elctrico del tanque del inductor primario incluye un capacitor que resuena a una frecuencia fija dependiendo de los valores de capacitancia e inductancia. Para que las cosas funcionen, el primario tiene una gran capacitancia y una pequea inductancia. Para que se tenga la misma frecuencia, nuestro secundario tiene una pequea capacitancia (el toroide) y una gran inductancia (bobina). Adems, se provee el voltaje a la bobina primaria a la misma frecuencia de resonancia. El voltaje de alta frecuencia se logra cargando un capacitor hasta que llega a un voltaje que se divide a travs del aire por un par de terminales. La distancia entre los terminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta.

Construccin de las bobinasA 0.5 cm de la parte superior de la botella de plstico, se hacen 3 orificios pequeos separados 1 cm; en el otro extremo se hacen solamente 2 orificios. En un orificio del extremo inferior se mete el alambre de cobre calibre 22 y se saca por el otro orificio, se hace un pequeo amarre dejando 30 cm para conectar en la parte inferior (quitarle el esmalte a 2cm con un cter) y con la otra parte de amarre se comienza a enrollar de forma continua y uniforme hasta llegar al otro extremo (se sugiere poner cinta de aislar para evitar que se deshaga). Al llegar a otro extremo, meter la punta del alambre por el primer orificio, sacarlo por el segundo y finalmente meterlo por el tercero y sacar la punta por la boca de la botella. Hacerle una pequea perforacin a la tapa. Introducir el alambre por la tapa y cerrar la botella. Realizar un bobina de 10 vueltas con ayuda de un lpiz, dejar un pedazo despus de la bobina de 3 cm. Quitarle 2 cm de esmalte al alambre.

Quitar los pedazos de cinta de aislar y cubrir las puntas ya sin esmalte y aplicar una capa de laca. Dejar secar y quitar la cinta aislante que cubre las puntas.Con el alambre de cobre calibre 10, se hace una bobina (L1) de 12 cm de dimetro con tantas espiras como alcance el alambre.

Se fija la botella de la parte inferior con la pija larga (3/16 x 2 in) a la tapa de 13 cm de dimetro y al acrlico, esto se puede hacer incrustando la pija desde la parte posterior de la base rectangular de acrlico. Sobre la bobina de la botella se coloca la bobina de pocas espiras.

Construccin del explosorSe les hace un orificio ms grande a los disipadores, de tal manera que entren los tornillos de cabeza de coche. Se les pone los tornillos con las tuercas y las rondanas. Se fijan los disipadores al acrlico de tal manera que se encuentren las cabezas de los tornillos, estos se ajustan hasta una separacin aproximada de menos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un explosor (EX). No conectar hasta el final.

Construccin del capacitorSe cortan las hojas de acetato 4 hojas iguales de 14 x 10.7 cm (aproximadamente). Se cortan 11 rectngulos de aluminio para repujado de 9 x 15 cm. Se colocan dos rectngulos de acetato y encima de estos un rectngulo de papel aluminio, este ltimo se coloca de manera que sobresalga 4 cm por el lado ms corto del acetato.

Enseguida se colocan otras dos hojas de acetato y encima de estas otro papel aluminio de manera que tambin sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Se coloca nuevamente otras dos hojas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cm pero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasos anteriores hasta acabar con las hojitas, enseguida de colocan los vidrios en las orillas. A 1.5cm de cada extremo de las tiras de madera se les hace un orificio de 3/16 in. Se colocan dos tiras por encima de los vidrios los orificios de los extremos y los otros de abajo deben coincidir. Se colocan los tornillos de 3/16 x 1 y in en los orificios y se colocan las tuercas enroscndolas ligeramente.

Se dobla a la mitad las lminas de aluminio, hacindoles un orificio en medio para que por ah entre el cable, se colocan como pasadores a los aluminios de capacitor respectivamente, se doblan de la parte superior e inferior. Al ngulo se le hacen cuatro orificios de tal manera que se puedan fijas a las tiras de madera y al acrlico. Se forra el ngulo con aluminio y se fija con tornillos y tuercas de 10/32 in. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dos de los extremos de las tiras de la parte inferior y se meten los tornillos en el ngulo, procurando apretar el capacitor para que no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto al ngulo.

Se fijan los portafusiles al acrlico y se hace un orifico de 1 cm de dimetro a 1 cm de las terminales de dos de ellos.Fijar el acrlico al triplay de madera dejando 1 cm en las orillas y del otro ms de 10 cm.

Se hacen las conexiones de acuerdo al diagrama:Conectar con un pedazo de cable de un disipador al capacitor. Con otro cable de la otra terminal del capacitor a la bobina primaria (en la parte superior). En el extremo inferior de la bobina primaria se conecta con un cable al otro disipador, de este disipador conectar el alambre inferior de la bobina secundaria. Se fija el transformador T1 al triplay y los cables de salida del secundario, cables rojos de ste, se conectan a los disipadores, con pijas, que forman parte del explosor.

Se conecta la clavija al cable dplex y este se mete por el orificio que se encuentra junto a los portafusiles y se conectan a las terminales de estos, se sueldan perfectamente. Se une un cable que sale por la terminal de unos portafusiles al interruptor y el otro tiro a un cable del transformador. El otro cable del transformador al receptculo y la otra conexin a los portafusiles. Se coloca el foco y los fusibles.

7. MATERIALES

Transformador Primario de 115 V, Secundario de 1500V, 50VA (Volts-Amper), 30 mA .

Para el embobinado. 1 tubo de PVC de pulgada y media, por 22 cm de largo. 100 metros de cobre esmaltado calibre 22. 3 metros de cobre calibre 8 (cubierto con aislante).

Explosor 2 tornillos cabeza de coche de 1/4 de dimetro por 2 pulgada de largo. 2 ngulos de aluminio 4 tornillos para madera

Capacitor 6 hojas de papel acetato (Tamao carta). Papel aluminio dos cuadros de vidrio de 15 cm x 15 cm (OPCIONAL). 40 Cm de cobre cubierto con aislante calibre 12 (Conexin con el explosor).

Materiales para las conexiones Foco "bombillo" de 100W. Rectngulo para el foco "soquet", "plafn". Cinta negra. 2 metros de cable dplex. Clavija (Para conectar con el dplex). Silicona Lquida.

8. PRESUPUESTO

ELEMENTOCANTIDADCOSTO

Transformador180.000

Bobinas235.000

Toroide17.000

Explosor14.500

Capacitores112.000

Madera19.000

Cable dplex1 metro2.800

Foco23.000

Cable cobre100 m calibre 22 y 3 m calibre 8 42.000

Tubera PVC12 cm8.000

Total203.300

9. CRONOGRAMA.

AGOSTOSEPTIEMBREOCTUBRENOVIEMBRE

ACTIVIDAD 1234123412341234

Recoleccin informacinXXXX

Construccin cada 1 de los componentes

XXXXX

Construccin base para la bobinaX

Entrega Anteproyecto

X

Diseo total de la bobinaX

Presentacin del proyectox

10. CONCLUCIONLa bobina de Tesla permite observar los fenmenos de induccin electromagntica, resonancia de las ondas electromagnticas, el uso de un condensador, la aplicacin de resistencias a los circuitos, as como la importancia de descargar a Tierra. De manera que se aplicaron los conceptos de radiofrecuencia, frecuencia, frecuencia natural, voltaje, microfaradios, etc. Adems de obtener habilidad en el uso del multmetro, como para medir el voltaje en el trasformador, en la entrada de corriente, en los fusibles, y tambin para medir capacitancia, en el caso del condensador; y finalmente se us para probar continuidad, en el caso de las bobinas principalmente.Las aplicaciones de la invencin de este dispositivo, tiene diversas influencias en otros aparatos que usamos, por ejemplo el caso de las telecomunicaciones; se dice que Macorni fue el inventor de la radio pero se sabe que uso las patentes de Tesla; por otro lado, este dispositivo fue creado con el fin de revolucionar la comunicacin, as en un momento, Tesla tena pensado transmitir datos por medio de este. El principio es bsico pero complejo, ahora se sabe que para trasmitir datos, por ejemplo entre celulares mediante dispositivos infrarrojos, se aplican ondas infrarrojas, y aqu se ve presente que la idea de la construccin de un bobina de Tesla tena ese propsito, enviar radiofrecuencias (para ese tiempo).Hoy en da el avance de la tecnologa ha sido tan grande, el envi de datos es veloz, como es el caso de los dispositivos bluethooth (comparados con los infrarrojos, que adems funcionaba a una cierta distancia). Ejemplos de la aplicacin del envo de ondas es por ejemplo para los celulares, la radio, la televisin, internet, etc.Finalmente podemos entender la importancia de este ingeniero, que aunque su invencin no logr seguir, tuvo un gran impacto en los dems cientficos. No hay que olvidar que era visto como un loco, y que otros cientficos como Edison lo menospreciaban, quiz por ello aquella frase que dej; as hay que destacar sus aportaciones, como la corriente AC (en la que no hay grandes prdidas en comparacin con la de Edison DC), el motor de corriente alterna, corriente trifsica, y tambin se menciona que formul buenas teoras hacer del espacio-tiempo

11. BIBLIOGRAFIA.

http://www.cientificosaficionados.com/tesla/tesla1.html http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-un-generador-electrico/ http://www.ea1uro.com/eb3emd/Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_inal%C3%A1mbrica_de_energ%C3%ADa http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/15085183/Tesla-Energia-inalambrica---Te-explico.html