Desenvolvida em 1891 por Nikola Tesla, a bobina de Tesla foi criada para realizar experimentos na criação de descargas elétricas de alta tensão. Ele consiste em uma fonte de alimentação, um capacitor e um transformador de bobina ajustados para que os picos de tensão alternem entre os dois, e eletrodos ajustados para que faíscas saltem entre eles através do ar. Usado em aplicações de aceleradores de partículas a televisores e brinquedos, uma bobina de Tesla pode ser feita de equipamentos de loja de eletrônicos ou de materiais excedentes. Este artigo descreve como construir uma bobina Tesla com centelha, que é diferente de uma bobina Tesla de estado sólido e não pode tocar música.
Passos
Parte 1 de 2: Planejando uma Bobina Tesla
Etapa 1. Considere o tamanho, o posicionamento e os requisitos de energia da bobina de Tesla antes de construí-la
Você pode construir uma bobina Tesla tão grande quanto seu orçamento permitir; no entanto, as fagulhas semelhantes a raios de Tesla geram calor e expandem o ar ao seu redor (em essência, criando trovões). Seus campos elétricos também podem causar estragos em dispositivos eletrônicos, então você provavelmente vai querer construir e operar sua bobina de Tesla em um lugar isolado, como uma garagem ou outra oficina. Você também vai querer considerar se faz mais sentido construir uma bobina de Tesla a partir de um kit ou coletar materiais do zero. Ambos têm vantagens e desvantagens nas áreas de custo, tempo de construção, recursos para ajuda e confiabilidade.
Para descobrir o tamanho do centelhador que você pode acomodar, ou quanta energia você precisa para fazê-lo funcionar, divida o comprimento do centelhador em polegadas por 1,7 e eleve ao quadrado para determinar a potência de entrada em watts. (Por outro lado, para encontrar o comprimento do centelhador, multiplique a raiz quadrada da potência em watts por 1,7.) Uma bobina de Tesla que cria um centelhador de 60 polegadas (150 cm) (1,5 metros) exigiria 1.246 watts. (Uma bobina de Tesla usando uma fonte de energia de 1 quilowatt geraria uma centelha de quase 54 polegadas, ou 1,37 metros.)
Etapa 2. Aprenda a terminologia
Projetar e construir uma bobina de Tesla requer a compreensão de certos termos científicos e unidades de medida. Você precisa entender seu propósito e função para fazer uma bobina de Tesla de maneira adequada. Aqui estão alguns dos termos que você precisa saber:
- Capacitância é a capacidade de reter uma carga elétrica ou a quantidade de carga elétrica armazenada para uma determinada voltagem. (Um dispositivo projetado para manter uma carga elétrica é chamado de capacitor.) A unidade de medida da capacitância é o farad (abreviado como "F"). Um farad é definido como 1 ampere-segundo (ou coulomb) por volt. Normalmente, a capacitância é medida em unidades menores, como o microfarad (abreviado como "uF"), um milionésimo de um farad ou o picofarad (abreviado como pF e às vezes lido como "puff"), um trilionésimo de um farad.
- Indutância, ou auto-indutância, é a quantidade de voltagem que um circuito elétrico carrega por quantidade de corrente no circuito. (Linhas de alta tensão, que carregam uma alta tensão, mas uma baixa corrente, têm alta indutância.) A unidade de medida para indutância é o Henry (abreviado como "H"). Um Henry é definido como 1 volt-segundo por ampere de corrente. Normalmente, a indutância é medida em unidades menores, como o milihenry (abreviado como "mH"), um milésimo de um Henry, ou o microhenry (abreviado "uH"), um milionésimo de um Henry.
- A frequência de ressonância, ou frequência de ressonância, é a frequência na qual a resistência à transferência de energia é mínima. (Para uma bobina Tesla, este é o ponto operacional ideal para transferir energia elétrica entre as bobinas primária e secundária.) A unidade de medida para a frequência ressonante é o hertz (abreviado como "Hz"), definido como 1 ciclo por segundo. Mais comumente, a frequência ressonante é medida em quilohertz (abreviado como "kHz"), com um quilohertz sendo igual a 1000 hertz.
Etapa 3. Reúna as peças de que você precisa
Você precisará de um transformador de fonte de alimentação, um capacitor primário de alta capacitância, um conjunto de centelhador, uma bobina indutora primária de baixa indutância, uma bobina indutora secundária de alta indutância, um capacitor secundário de baixa capacitância e algo para suprimir ou estrangular, os pulsos de ruído de alta frequência criados quando a bobina de Tesla opera. Para obter mais informações sobre as peças, consulte a próxima seção, "Fazendo uma Bobina de Tesla".
Sua fonte de alimentação / transformador alimenta energia através dos reatores para o circuito primário, ou tanque, que conecta o capacitor primário, a bobina do indutor primário e o conjunto de centelhador. A bobina indutora primária é colocada adjacente, mas não conectada à bobina indutora do circuito secundário, que está conectada ao capacitor secundário. Depois que o capacitor secundário acumula carga elétrica suficiente, faróis de eletricidade (raios) se descarregam dele
Parte 2 de 2: fazendo uma bobina de Tesla
Etapa 1. Escolha o transformador da fonte de alimentação
Seu transformador de fonte de alimentação determina o quão grande você pode fazer sua bobina de Tesla. A maioria das bobinas Tesla opera com um transformador que emite uma tensão entre 5.000 a 15.000 volts em uma corrente entre 30 e 100 miliamperes. Você pode obter um transformador de uma loja de excedentes de faculdade ou da Internet, ou canibalizar o transformador de um letreiro de néon.
Etapa 2. Faça o capacitor primário
A melhor maneira de criar esse capacitor é conectar vários capacitores pequenos em série, de modo que cada capacitor lide com uma parte igual da tensão total do circuito primário. (Isso requer que cada capacitor individual tenha a mesma capacitância que os outros capacitores da série.) Esse tipo de capacitor é chamado de multi-mini-capacitor ou MMC.
- Capacitores pequenos e seus resistores de purga associados podem ser obtidos em lojas de produtos eletrônicos ou você pode procurar capacitores de cerâmica em aparelhos de televisão antigos. Você também pode fazer os capacitores com folhas de polietileno e papel alumínio.
- Para maximizar a saída de energia, o capacitor primário deve ser capaz de atingir sua capacitância total a cada meio ciclo da frequência da energia que está sendo fornecida a ele. (Para uma fonte de alimentação de 60 Hz, isso significa 120 vezes a cada segundo.)
Etapa 3. Projete o conjunto do centelhador
Se você está planejando uma única centelha, você precisará de parafusos de metal com pelo menos um quarto de polegada (6 milímetros) de espessura para servir como a centelha para suportar o calor gerado pela descarga de eletricidade entre as faíscas. Você também pode conectar vários centelhadores em série, usar um centelhador rotativo ou soprar ar comprimido entre as faíscas para moderar a temperatura. (Um aspirador de pó antigo pode ser usado para soprar o ar.)
Etapa 4. Construir a bobina do indutor primário
A bobina em si será feita de arame, mas você precisará de algo para enrolar o arame em forma de espiral. O fio deve ser de cobre esmaltado, que você pode obter em uma loja de suprimentos elétricos ou canibalizando o cabo de saída de um aparelho descartado. O objeto ao redor do qual você enrola o fio pode ser cilíndrico, como um tubo de papelão ou plástico, ou cônico, como um abajur antigo.
O comprimento do cabo determina a indutância da bobina primária. A bobina primária deve ter uma indutância baixa, então você usará comparativamente poucas voltas para fazê-la. Você pode usar seções não contínuas de fio para a bobina primária, de modo que possa conectar as seções conforme necessário para ajustar a indutância em tempo real
Etapa 5. Conecte o capacitor primário, o conjunto do centelhador e a bobina do indutor primário juntos
Isso completa o circuito primário.
Etapa 6. Construa a bobina do indutor secundário
Tal como acontece com a bobina primária, você está enrolando o fio em uma forma cilíndrica. A bobina secundária deve ter a mesma frequência ressonante que a bobina primária para que a bobina de Tesla opere com eficiência. No entanto, a bobina secundária deve ser mais alta / mais comprida do que a bobina primária porque tem que ter uma indutância maior do que a bobina primária e também para evitar que qualquer descarga elétrica do circuito secundário atinja e frite o circuito primário.
Se você não tiver os materiais para fazer a bobina secundária alta o suficiente, você pode compensar construindo um trilho de ataque (essencialmente um pára-raios) para proteger o circuito primário, mas isso significa que a maioria das descargas da bobina de Tesla atingirão o trilho de ataque e não dançar no ar
Etapa 7. Faça o capacitor secundário
O capacitor secundário, ou terminal de descarga, pode ter qualquer formato redondo, com os 2 mais populares sendo o toro (em formato de anel ou rosquinha) e a esfera.
Etapa 8. Conecte o capacitor secundário à bobina do indutor secundário
Isso completa o circuito secundário.
Seu circuito secundário deve ser aterrado separadamente do aterramento para seus circuitos domésticos, fornecendo energia para o transformador para evitar que um fluxo de corrente elétrica viaje da bobina Tesla para o solo para seus circuitos domésticos e possivelmente frite qualquer coisa conectada a essas tomadas. Cravar uma ponta de metal no solo é uma boa maneira de fazer isso
Etapa 9. Construir os bloqueadores de pulso
As bobinas são indutores simples e pequenos que evitam que os pulsos criados pelo conjunto do centelhador destruam o transformador da fonte de alimentação. Você pode fazer um enrolando um fio de cobre fino em torno de um tubo estreito, como uma caneta esferográfica descartável.
Etapa 10. Monte os componentes
Coloque os circuitos primário e secundário um ao lado do outro e conecte o transformador da fonte de alimentação ao circuito primário por meio dos reatores. Depois de conectar o transformador, sua bobina de Tesla está pronta para funcionar.
Se a bobina primária tiver um diâmetro suficientemente grande, a bobina secundária pode ser colocada dentro dela
Pontas
- Para controlar a direção das serpentinas saindo do capacitor secundário, coloque objetos de metal perto, mas sem tocar, o capacitor. O streamer fará um arco do capacitor até o objeto. Se o objeto incluir uma luz, como uma lâmpada incandescente ou tubo fluorescente, a eletricidade proveniente da bobina de Tesla o acenderá.
- Projetar e construir uma bobina de Tesla eficiente requer trabalhar com equações matemáticas bastante complexas. Felizmente, você pode encontrar facilmente as equações e calculadoras on-line pertinentes para fazer a matemática envolvida.
Avisos
- Transformadores de sinal de néon sólido, como os fabricados recentemente, tendem a incluir um interruptor de circuito de falha de aterramento; portanto, eles não serão capazes de operar a bobina.
- Fazer uma bobina de Tesla não é uma tarefa fácil, a menos que você já tenha algum conhecimento de engenharia e eletrônica.
- Um capacitor usado para bobinas de Tesla e outros geradores de alta tensão e íons ou dispositivos como o Lifter pode acumular e reter grandes quantidades de energia elétrica e descarregar toda a energia em um instante. Tenha extremo cuidado e não deixe crianças ou qualquer pessoa sem treinamento de segurança adequado tocá-lo ou trabalhar com ele.
