Qué es la bobina de Tesla: esquema del circuito, funcionamiento y sus aplicaciones

¡El mundo de la tecnología inalámbrica está aquí! Gracias a la tecnología inalámbrica se han desarrollado innumerables aplicaciones inalámbricas, como la iluminación inalámbrica, los hogares inteligentes inalámbricos, los cargadores inalámbricos, etc. En 1891, el inventor Nikola Tesla inventó el descubrimiento más famoso de la bobina de Tesla. Tesla estaba obsesionado con proporcionar energía inalámbrica, lo que le llevó a inventar la bobina de Tesla. Esta bobina no requiere un circuito complejo, por lo que forma parte de nuestra vida cotidiana, como el mando a distancia, los teléfonos inteligentes, los ordenadores, los rayos X, las luces de neón y fluorescentes, etc.

¿Qué es la bobina de Tesla?

Definición: Una bobina de Tesla es un oscilador de radiofrecuencia que acciona el transformador resonante de doble núcleo de aire para producir altas tensiones con bajas corrientes.

Para comprender mejor, definamos qué es un oscilador de radiofrecuencia. Principalmente, sabemos que el oscilador electrónico es un dispositivo que produce señales eléctricas de onda sinusoidal o cuadrada. Este oscilador electrónico produce señales en el rango de radiofrecuencia de 20 kHz a 100 GHz, lo que se conoce como oscilador de radiofrecuencia.

Principio de funcionamiento de la bobina de Tesla

Esta bobina tiene la capacidad de producir tensiones de salida de hasta varios millones de voltios en función del tamaño de la bobina. La bobina de Tesla funciona según un principio para alcanzar una condición llamada resonancia. En ella, la bobina primaria emite enormes cantidades de corriente hacia la bobina secundaria para impulsar el circuito secundario con la máxima energía. El circuito afinado ayuda a disparar la corriente del circuito primario al secundario a una frecuencia de resonancia sintonizada.

Diagrama del circuito de la bobina de Tesla

Esta bobina tiene dos partes principales: una bobina primaria y una bobina secundaria, y cada bobina tiene su propio condensador. Un hueco de chispa conecta las bobinas y los condensadores.La funcionalidad del hueco de chispa es generar la chispa para excitar el sistema.

Bobina de Tesla en funcionamiento

Esta bobina utiliza un transformador especializado llamado transformador resonante, transformador de radiofrecuencia o transformador de oscilación.

La bobina primaria está conectada a la fuente de alimentación y la bobina secundaria de un transformador está acoplada de forma holgada para garantizar su resonancia. El condensador conectado en paralelo con el circuito del transformador actúa como un circuito de sintonización o un circuito LC para generar señales a una frecuencia específica.

El primario del transformador, también llamado transformador resonante, se eleva para generar niveles de tensión muy elevados que oscilan entre 2kv y 30 kV, que a su vez cargan el condensador. Con la acumulación de cantidades masivas de carga en el condensador, finalmente, se rompe el aire del hueco de chispa. El condensador emite una enorme cantidad de corriente a través de la bobina de Tesla (L1, L2), que a su vez genera una alta tensión en la salida.

Frecuencia de oscilación

La combinación de un condensador y el devanado primario "L1" del circuito forma un circuito sintonizado. Este circuito sintonizado garantiza que tanto el circuito primario como el secundario estén finamente sintonizados para resonar a la misma frecuencia. Las frecuencias de resonancia de los circuitos primario 'f1' y secundario 'f2' vienen dadas por,

f1=1/2π√L1C1 y f2=1/2π√L2C2

Como el circuito secundario no se puede ajustar, la llave móvil de "L1" se utiliza para sintonizar el circuito primario hasta que ambos circuitos resuenen a la misma frecuencia. Por tanto, la frecuencia del primario es la misma que la del secundario.

f = 1/2π√L1C1 =1/2π√L2C2

La condición para que el primario y el secundario resuenen a la misma frecuencia es

L1C1= L2C2

La tensión de salida en el transformador resonante no depende de la relación del número de vueltas como en el transformador ordinario. En cuanto se inicia el ciclo y se establece la chispa, la energía del circuito primario se almacena en el condensador primario "C1" y la tensión a la que se rompe la chispa es "V1".

W1=1/2C1V1²

Del mismo modo, la energía en la bobina secundaria viene dada por

W2=1/2C2V2²

Suponiendo que no hay pérdida de energía, W2 = W1. Simplificando la ecuación anterior, obtenemos

V2 = V1√C1/C2 = V1√L2/L1

En la ecuación anterior, el pico de tensión puede alcanzarse cuando no se produce la ruptura del aire. El pico de tensión es la tensión a la que el aire se rompe y comienza a conducir.

Ventajas/desventajas de la bobina de Tesla

Las ventajas son

• Permite una distribución uniforme de la tensión en todas las bobinas del devanado.
• Acumula la tensión a un ritmo lento y, por tanto, sin daños.
• Gran rendimiento.
• El uso de rectificadores trifásicos para potencias mayores puede ofrecer un gran reparto de la carga.

Las desventajas son

• La bobina de Tesla presenta varios riesgos para la salud debido a la emisión de radiofrecuencia de alto voltaje que incluye quemaduras en la piel, daños en el sistema nervioso y en el corazón.
• Implica un alto coste en la compra de un gran condensador de suavización de corriente continua.
• La construcción del circuito consume mucho tiempo, ya que tiene que ser perfecto para que resuene

Aplicaciones de la bobina de Tesla

En la actualidad, estas bobinas no requieren grandes y complejos circuitos para producir alta tensión. Sin embargo, las pequeñas bobinas de Tesla encuentran sus aplicaciones en diversos sectores.

• Soldadura de aluminio
• Los coches utilizan estas bobinas para el encendido de las bujías
• Creados los ventiladores de las bobinas de Tesla, utilizados para generar iluminación artificial, sonidos como la música Las bobinas de Tesla en la industria del entretenimiento y la educación se utilizan como atracciones en ferias de electrónica y museos de ciencia
• Sistemas de alto vacío y encendedores de arco
• Detectores de fugas en sistemas de vacío

Preguntas frecuentes

1). ¿Qué hacen las bobinas de Tesla?

Esta bobina es un oscilador de radiofrecuencia que acciona un transformador resonante para generar un alto voltaje a baja corriente.

2). ¿Puede una bobina de Tesla cargar un teléfono?

Hoy en día, los teléfonos inteligentes salen al mercado con carga inalámbrica incorporada, que utiliza el principio de la bobina de Tesla.

3). ¿Es peligrosa la bobina de Tesla?

La bobina y su equipo son muy peligrosos, ya que producen tensiones y corrientes muy elevadas que el cuerpo humano no puede asegurar

4). ¿Por qué las bobinas tesla hacen música?

En general, esta bobina convierte el aire que la rodea en un plasma que cambia de volumen y hace que las ondas se propaguen en todas las direcciones, creando sonido/música. Esto ocurre a una frecuencia alta de 20 a 100 kHz.

5). ¿Cómo transmitió Tesla la electricidad de forma inalámbrica?

Se utiliza un hueco de chispa para conectar los condensadores y las dos bobinas. Al introducir la energía a través de un transformador, éste produce la corriente necesaria y alimenta todo el circuito.

Por tanto, se trata de una visión general de la bobina de Tesla que puede utilizarse para generar electricidad de alto voltaje, baja corriente y alta frecuencia. La bobina de Tesla tiene la capacidad de transmitir electricidad de forma inalámbrica hasta varios kilómetros. Nos aseguramos de que este artículo ofrezca al lector información sobre el funcionamiento de la bobina de Tesla, sus ventajas e inconvenientes y sus aplicaciones. Realmente, su invención de la transmisión inalámbrica de energía eléctrica ha cambiado la forma en que el mundo se comunica.