Desenvolupada el 1891 per Nikola Tesla, la bobina Tesla es va crear per realitzar experiments en la creació de descàrregues elèctriques d’alta tensió. Consisteix en una font d’alimentació, un condensador i un transformador de bobina configurats de manera que els pics de tensió s’alternen entre els dos i els elèctrodes es configuren de manera que saltin espurnes entre ells per l’aire. Utilitzada en aplicacions des d’acceleradors de partícules fins a televisors i joguines, es pot fabricar una bobina Tesla a partir d’equips de botiga d’electrònica o de materials sobrants. En aquest article es descriu com construir una bobina de Tesla amb una espurna, que és diferent d’una bobina de Tesla d’estat sòlid i no pot reproduir música.
Passos
Part 1 de 2: Planificació d'una bobina Tesla
Pas 1. Tingueu en compte la mida, la ubicació i els requisits de potència de la bobina Tesla abans de construir-la
Podeu construir una bobina Tesla tan gran com el vostre pressupost ho permeti; tanmateix, les bobines de Tesla, semblants a un llamp, generen calor i expanden l'aire al seu voltant (en essència, creant trons). Els seus camps elèctrics també poden causar estralls amb els dispositius electrònics, de manera que probablement voldreu construir i fer funcionar la vostra bobina Tesla en un lloc fora del camí, com ara un garatge o un altre taller. També voldreu considerar si té més sentit construir una bobina Tesla a partir d’un kit o reunir materials des de zero. Tots dos tenen avantatges i desavantatges en les àrees de cost, temps de construcció, recursos d’ajuda i fiabilitat.
Per esbrinar la mida que pot allotjar una bretxa d’espurna o la quantitat de potència que necessiteu perquè funcioni, dividiu la longitud de la bretxa en polzades per 1,7 i quadreu-la per determinar la potència d’entrada en watts. (Per contra, per trobar la longitud de la bretxa, multipliqueu l’arrel quadrada de la potència en watts per 1,7.) Una bobina de Tesla que creï una bretxa de 60 polzades (150 cm) (1,5 metres) requeriria 1, 246 watts. (Una bobina de Tesla que utilitza una font d’energia d’1 quilowatt generaria una espurna de gairebé 1,37 metres o 54 polzades)
Pas 2. Conegueu la terminologia
Dissenyar i construir una bobina Tesla requereix comprendre certs termes científics i unitats de mesura. Haureu d’entendre el seu propòsit i la seva funció per fabricar correctament una bobina Tesla. Aquests són alguns dels termes que haureu de conèixer:
- La capacitat és la capacitat de mantenir una càrrega elèctrica o la quantitat de càrrega elèctrica emmagatzemada per a un voltatge determinat. (Un dispositiu dissenyat per contenir una càrrega elèctrica s'anomena condensador.) La unitat de mesura de la capacitat és el farad (abreujat "F"). Un farad es defineix com 1 amper-segon (o coulomb) per volt. Normalment, la capacitat es mesura en unitats més petites, com ara la microfarada (abreujada "uF"), una milionèsima part d'un farad, o la picofarada (abreujada pF i de vegades es llegeix com "puff"), un bilió d'un farad.
- La inductància o autoinductància és la quantitat de voltatge que transporta un circuit elèctric per la quantitat de corrent del circuit. (Les línies elèctriques d'alta tensió, que porten una tensió alta però baixa intensitat, tenen una inductància elevada.) La unitat de mesura de la inductància és el henry (abreujat "H"). Un henry es defineix com 1 volt-segon per amper de corrent. Normalment, la inductància es mesura en unitats més petites, com el mil·leni (abreujat "mH"), una mil·lèsima part d'un henry, o el microhenry (abreujat "uH"), una mil·lèsima part d'un henry.
- La freqüència de ressonància, o freqüència de ressonància, és la freqüència a la qual la resistència a la transferència d’energia és mínima. (Per a una bobina Tesla, aquest és el punt de funcionament òptim per transferir energia elèctrica entre les bobines primària i secundària.) La unitat de mesura de la freqüència de ressonància és l’hertz (abreujat "Hz"), definit com a 1 cicle per segon. Més freqüentment, la freqüència de ressonància es mesura en kilohertz (abreujat "kHz"), sent un kilohertz igual a 1000 hertz.
Pas 3. Recopileu les peces que necessiteu
Necessitareu un transformador de subministrament d’energia, un condensador primari d’alta capacitat, un conjunt de gap spark, una bobina d’inductor primari de baixa inductància, una bobina d’inductor secundari d’alta inductància, un condensador secundari de baixa capacitat i alguna cosa per suprimir o sufocar, els polsos de soroll d'alta freqüència creats quan funciona la bobina de Tesla. Per obtenir més informació sobre les peces, consulteu la secció següent, "Fabricació d'una bobina Tesla".
La vostra font d’energia / transformador alimenta energia mitjançant els estranguladors al circuit primari o al tanc, que connecta el condensador primari, la bobina d’inductor primari i el conjunt de la bretxa. La bobina inductora principal es col·loca al costat de la bobina inductor del circuit secundari, però no està connectada a ella, que està connectada al condensador secundari. Una vegada que el condensador secundari ha acumulat prou càrrega elèctrica, els corrents d’electricitat (llamps) s’hi descarreguen
Part 2 de 2: fer una bobina de Tesla
Pas 1. Trieu el transformador de la font d'alimentació
El transformador de la font d'alimentació determina la mida que podeu fer de la vostra bobina Tesla. La majoria de les bobines Tesla funcionen amb un transformador que produeix una tensió entre 5 000 i 15 000 volts a un corrent entre 30 i 100 miliamperis. Podeu obtenir un transformador des d’una botiga d’excedents universitaris o des d’Internet o canibalitzar el transformador des d’un rètol de neó.
Pas 2. Feu el condensador principal
La millor manera de crear aquest condensador és connectar una sèrie de condensadors petits en sèrie perquè cada condensador manegi una quota igual de la tensió total del circuit primari. (Això requereix que cada condensador individual tingui la mateixa capacitat que els altres condensadors de la sèrie.) Aquest tipus de condensador s'anomena multi-mini-condensador o MMC.
- Els condensadors petits i els seus resistors de purga associats es poden obtenir a les botigues de subministraments d’electrònica o podeu cercar condensadors ceràmics de televisors antics. També podeu fabricar els condensadors amb làmines de polietilè i paper d'alumini.
- Per maximitzar la potència de sortida, el condensador primari hauria de poder assolir la seva capacitat completa cada mig cicle de la freqüència de la potència que se li subministra. (Per a una font d'alimentació de 60 Hz, això significa 120 vegades per segon.)
Pas 3. Dissenyeu el conjunt de la bretxa
Si teniu previst fer una única espurna, necessitareu cargols metàl·lics de 6 mm de gruix com a mínim per servir d’espasa per suportar la calor generada per la descàrrega d’electricitat entre les espurnes. També podeu connectar múltiples espurnes en sèrie, utilitzar una espurna rotativa o bufar aire comprimit entre les espurnes per moderar la temperatura. (Es pot utilitzar una aspiradora antiga per bufar l’aire.)
Pas 4. Construïu la bobina d’inductor principal
La mateixa bobina estarà feta de filferro, però necessitareu alguna cosa per embolicar el filferro en forma d’espiral. El filferro ha de ser de fil de coure esmaltat, que es pot obtenir en un magatzem de subministraments elèctrics o canibalitzant el cable de sortida d’un aparell rebutjat. L'objecte que envolta el filferro pot ser cilíndric, com ara un tub de cartró o de plàstic, o cònic, com ara una vella pantalla.
La longitud del cable determina la inductància de la bobina primària. La bobina primària hauria de tenir una inductància baixa, de manera que feu servir relativament poques voltes per fer-la. Podeu utilitzar seccions de filferro no contínues per a la bobina primària, de manera que pugueu enganxar seccions segons sigui necessari per ajustar la inductància sobre la marxa
Pas 5. Connecteu el condensador primari, el conjunt de la bretxa i la bobina d’inductor principal
Això completa el circuit primari.
Pas 6. Construïu la bobina d’inductor secundari
Igual que amb la bobina primària, envolteu el filferro al voltant d’una forma cilíndrica. La bobina secundària ha de tenir la mateixa freqüència de ressonància que la bobina principal perquè la bobina de Tesla funcioni de manera eficient. No obstant això, la bobina secundària ha de ser més alta / més llarga que la bobina primària perquè ha de tenir una inductància més gran que la bobina primària i també per evitar qualsevol descàrrega elèctrica del circuit secundari per colpejar i fregir el circuit primari.
Si us falten els materials per fer que la bobina secundària sigui prou alta, podeu compensar-la construint un raig de tall (essencialment un parallamps) per protegir el circuit primari, però això significarà que la majoria de les descàrregues de la bobina de Tesla arribaran al raig de tall i no ballar a l’aire
Pas 7. Feu el condensador secundari
El condensador secundari, o terminal de descàrrega, pot tenir qualsevol forma rodona, sent els 2 més populars el tor (forma d’anell o rosca) i l’esfera.
Pas 8. Connecteu el condensador secundari a la bobina d’inductor secundari
Això completa el circuit secundari.
El vostre circuit secundari hauria d’estar connectat a terra per separat de la presa de terra dels circuits domèstics que subministren energia al transformador per evitar que un corrent de corrent elèctric viatgi des de la bobina de Tesla fins a terra per als circuits domèstics i possiblement fregir qualsevol cosa endollada a aquestes sortides. Conduir una punta de metall a terra és una bona manera de fer-ho
Pas 9. Construïu els sufocadors de pols
Els estranguladors són inductors simples i petits que impedeixen que els polsos creats pel conjunt de la bretxa destrossin el transformador de la font d'alimentació. Podeu fer-ne un enrotllant fil de coure prim al voltant d’un tub estret, com ara un bolígraf d’un sol ús.
Pas 10. Muntar els components
Col·loqueu els circuits primaris i secundaris l'un al costat de l'altre i connecteu el transformador d'alimentació al circuit primari a través de les bobines. Un cop connecteu el transformador, la vostra bobina Tesla estarà llesta per funcionar.
Si la bobina primària té un diàmetre suficientment gran, es pot col·locar la bobina secundària a l'interior
Consells
- Per controlar la direcció de les serpentines que surten del condensador secundari, col·loqueu objectes metàl·lics prop del condensador, però sense tocar-lo. El streamer s’arcarà des del condensador fins a l’objecte. Si l’objecte inclou una llum, com ara una bombeta incandescent o un tub fluorescent, l’electricitat que prové de la bobina de Tesla farà que s’encengui.
- Dissenyar i construir una bobina Tesla eficient requereix treballar amb equacions matemàtiques força complexes. Afortunadament, podeu trobar fàcilment les equacions i calculadores en línia pertinents per fer les matemàtiques implicades.
Advertiments
- Els transformadors de senyal de neó sòlid, com els de fabricació recent, tendeixen a incloure un interruptor de circuits de falla a terra; per tant, no podran accionar la bobina.
- Fer una bobina Tesla no és una tasca fàcil tret que ja tingueu coneixements d’enginyeria i electrònica.
- Un condensador utilitzat per a bobines Tesla i altres generadors o dispositius d’alt voltatge i ions com Lifter pot acumular i retenir grans quantitats d’energia elèctrica i descarregar tota l’energia en un instant. Tingueu molta precaució i no deixeu que els nens o qualsevol persona que no tingui un entrenament de seguretat adequat hi toquin o treballin.
