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UNIVERSIDAD
POLITÉCNICA DEL VALLE DE TOLUCA
NOMBRE
DEL PROGRAMA EDUCATIVO:
INGENIERÍA EN
ENERGÍA
NOMBRE
DE LA ASIGNATURA:
MAQUINAS
ELECTRICAS
NOMBRE
DE LA PRÁCTICA:
BOBINA DE TESLA
FACILITADOR:
OMAR MORALES
MONTES
INTEGRANTES:
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No
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Matrícula
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Nombre
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Firma
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1606IEN009
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HERNANDEZ PICHARDO RODRIGO
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1606IEN016
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OLASCOAGA MARTINEZ DIANA ALEJANDRA
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Número
de Práctica:
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1
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Duración
(horas)
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Laboratorio de:
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Aplica
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Resultado de Aprendizaje:
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El alumno será capaz de diferenciar y describir las
diferentes reacciones y efectos físicos que surgen en una bobina y lo sus
componentes según la materia que tenga esa forma, con base a lo visto en
clase.
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Justificación:
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En este proyecto se desarrollará una
bobina de tesla con lo aprendido los dos últimos cuatrimestres tanto de
electricidad y magnetismo como de maquinas eléctricas, desde cálculos
matemáticos, conceptos eléctricos entre otras teorías.
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Introducción
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A continuación se encontrará un proyecto acerca de la
elaboración de una bobina tesla, la cual produce descargas eléctricas, con
efectos observables. Este proyecto se elaboró de acuerdo a las instrucciones
dadas, para la comprensión del funcionamiento de la electricidad inalámbrica
y los transformadores.
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Marco Teórico
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Historia,
Desarrollo y Advertencias sobre la bobina de Tesla.
Desarrollada en 1891 por Nikola
Tesla, la bobina de Tesla fue creada para hacer experimentos relacionados con
la creación de descargas eléctricas de alto voltaje. El dispositivo consiste
en una fuente de alimentación, un capacitor (o condensador eléctrico) y un
transformador de bobina para que los picos de voltaje alternen entre los dos,
y un juego de electrodos para que la chispa salte entre ellos a través del
aire. Usado en aplicaciones que van, desde un acelerador de partículas hasta
los televisores y los juguetes.
La bobina de Tesla es un transformador resonante que produce altas tensiones de elevadas frecuencias, llamado así en honor a su inventor, Nikola Tesla, un gran ingeniero serbio-estadounidense, quien en 1891 desarrolló un generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual proyectaba trasmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores. Las bobinas de Tesla están compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas de largo alcance, lo que las hace muy espectaculares con efectos observables por el ojo humano como chispas, coronas y arcos eléctricos. Aunque la idea de Tesla no prosperó, a él le debemos la corriente trifásica, los motores de inducción que mueven las industrias y otras 700 patentes.
La bobina Tesla funciona de la
siguiente manera:
El transformador T1 carga al
capacitor C1 y se establece una alta tensión entre sus placas.
El voltaje es tan elevado que es
capaz de romper la resistencia del aire, y hace saltar una chispa entre las
terminales del explosor EX.
La chispa descargada al capacitor C1
a través de la bobina primaria L1 (con pocas espiras) establece una corriente
oscilante. Enseguida el capacitor C1 se carga nuevamente y repite el proceso.
Así resulta un circuito oscilatorio
de radio frecuencia al que llamaremos circuito primario. La energía que
produce el circuito primario se induce en la bobina secundaria L2 (con más
vueltas).
El circuito secundario se forma con
la inductancia de la bobina L2 y la pequeña capacidad distribuida en ella
misma, diseñado de modo que el circuito secundario oscila a la misma
frecuencia que el circuito primario, entrando en resonancia. Lo interesante
de esta bobina es que la condición de resonancia es como empujar a un niño en
un columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada vez
más alto.
Finalmente, el circuito secundario
produce ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia y voltajes muy
elevados. Estas se propagan en el medio ionizando las moléculas del aire, convirtiéndolo
en transmisor de corriente eléctrica.
Advertencia:
Las bobinas de Tesla y
amplificadores pueden producir niveles peligrosos de corriente de alta
frecuencia, y también altos voltajes (250.000/500.000 voltios o más). Debido
a sus altos voltajes se pueden producir descargas potencialmente letales
desde los terminales superiores. Doblando el potencial exterior se
cuadruplica la energía electrostática almacenada en un terminal de cierta
capacitancia dada. Si un experimentador se sitúa accidentalmente en el camino
de una descarga de alto voltaje a tierra, el shock eléctrico puede causar
espasmos involuntarios y puede inducir fibrilación ventricular y otros
problemas que puedan matarnos. Incluso bobinas de baja potencia de vacío o de
estado sólido pueden producir corriente de
radio frecuencia que son capaces de causar daños temporales en tejidos internos, nervios o articulaciones a través de calentamiento Joule. Además un arco eléctrico puede carbonizar la piel, produciendo dolorosas y peligrosas quemaduras que pueden alcanzar el hueso, y que pueden durar meses hasta su curación. Debido a estos riesgos, los experimentadores con conocimientos evitan el contacto con los streamers de todos excepto los sistemas más pequeños. Los profesionales suelen usar otros medios de protección como una jaula de Faraday, o trajes de cota de malla para evitar que las corrientes penetren en el cuerpo. Una amenaza que no se suele tener en cuenta es que un arco de alta frecuencia puede golpear el primario, pudiendo producirse también descargas mortales.
En una bobina de Tesla las variables
a considerar son las siguientes:
El voltaje de funcionamiento de los
capacitares y capacitancia de los mismos. Bobinas inductoras con cables de
calibres diversos y número de espiras.
Medio de difusión y
separación entre el toroide y la salida del secundario (foco). Voltaje de
entrada.
Tamaño del toroide.
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.
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MATERIALES
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*1 transformador
*2 tornillos de cabeza de gota de ¼”
*2 escuadras de 5*5cm
*1 transformador de microondas.
*1 tubo de 2” * 40 cm de largo
*1 clavija
*1 socket
*1 foco
*basa de madera
*Alambre de calibre 22
*papel aluminio
*Acetato
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PROCEDIMIENTO
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1.- Debido a que la bobina consta de
varias partes se procede a calcular las placas para construir el capacitor
con base en el voltaje de salida del transformador.
2.-Se procede a la construcción del
capacitor.
3.-Se construye la bobina principal
del sistema.
4.-Se construye la bobina secundaria
del sistema.
5.-Se construye el explosor de la
bobina, utilizando 2 escuadras pequeñas y tornillos de cabeza de gota.
5.- Con base en el diagrama
proporcionado por el profesor se procede a hacer las conexiones necesarias.
Ocupamos el soquet y conectamos un
extremo del mismo a la clavija, un cable de la clavija va al negativo del
transformador y a su vez al interruptor, el otro extremo de la clavija que
está conectado al soquet va al positivo de la bobina.
El transformador tiene una bobina
secundaria, una salida va al extrusor, y esa misma salida va a la bobina
secundaria.
En el otro extremo del extrusor se
conecta la otra salida del transformador, un extremo de la bobina principal y
un extremo del capacitor.
Respecto al capacitor el otro extremo
va al otro extremo de la bobina secundaria cerrando el circuito.
6.- Se prueban los componentes.
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CONCLUSIONES
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Como conclusión obtuvimos que la bobina de Tesla es una
fuente muy grande de energía sin embargo cuanta con ciertas desventajas que
la hacen difícil para el uso o demanda energética del hombre, fue una
práctica muy entretenida que llenó de curiosidad lo visto en clase.
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Referencias bibliográficas
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http://laparehdeverruh.blogspot.com/2015/12/historia-desarrollo-y-advertencias.html
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